华为光线追踪渲染技术助力网易《天谕》开启手游画质无限可能

什么是光线追踪？

光线追踪是一种渲染技术，是利用算法来模拟真实世界中的光线的物理特点，能够做到物理上精确的阴影、反射和折射以及全局光照，在虚拟的游戏场景下，让游戏中的物体更加具有真实感。它可以让游戏拥有电影级画质，让战争片的火焰、烟雾和爆炸等场景看起来更加逼真，带给用户身临其境的游戏体验。

目前PC端游戏越来越多地用到光线追踪来提升效果，而在移动端，由于受到性能的制约，想通过光追来提升游戏效果具有极大的挑战。而网易《天谕》手游通过集成了HMS Core图形引擎服务（Scene Kit）的光线追踪渲染技术，以1080p的高高画质表现，初步实现了光线追踪技术在移动平台上的正式商用，并能维持游戏原有的60fps稳定运行，也开启了手机图形渲染效果的无限可能。《天谕》手游集成了光线追踪的版本预计在今年4月跟大家见面。

光线追踪技术移动端商用落地，打造逼真游戏体验

《天谕》致力于打造自由幻想的立体游戏世界，为玩家带来高度自由的游戏体验以及高品质的游戏角色。在《天谕》手游中，由于使用了Scene Kit的光线追踪沉浸技术，区别于传统的光栅化渲染，它能在曲面等不规则物体上实现物理真实的光影效果，并且在能效上达成了手机上面稳定的帧率和较低的功耗增量。比如，游戏中水面与滑道的反射、倒影更真实，曲面玻璃的反射也给玩家带来沉浸式体验。

光线追踪技术是准确计算全局光照的唯一手段，也是业界公认的未来发展方向。相较于采用大量近似技术的光栅化框架，光线跟踪能提供更准确的渲染效果。如反射倒影就有多种光栅化近似技术，其中SSR（Screen Space Reflection）技术无法获取屏幕空间内不可见的物体（屏幕之外，或者背对屏幕）的倒影；反射相机技术则无法作用于不规则的反射面（如曲面玻璃或水面）；反射环境贴图无法考虑自遮挡和自反射。而通过光线追踪技术，游戏角色的倒影可以在曲面玻璃、复杂的灯光环境下随着灯光、色彩以及镜头的远近变化而变化，构建出更逼真的光影效果。总的来说，光线追踪技术带来的最大改变在于规避了各种近似技术的堆积，提高画面尤其是动态画面的真实度和高质感。

华为2012实验室菲尔兹实验室全力打造的凤凰图形引擎，聚集实时光线追踪等下一代图形技术，并通过华为HMS Core Scene Kit进行开放。华为凤凰引擎提供了充分使能硬件算力的RTCore加速库，并在此基础上构建了完整的光线追踪渲染管线，实现了多项技术的突破，包括：1）加速结构，包括重建、遍历求交、Refitting算法，光线追踪计算性能大幅提升；2）统一材质系统，使用一种材质模型表达不同的材质实例，例如建筑、皮肤、毛发、武器等；3）时空反走样，通过历史帧投影和当前帧像素邻域的复用做几何边缘反走样，使光线专注于光照计算。通过以上技术，在G-Turbo图形加速技术加持下，在不影响游戏性能、不显著增加功耗的条件下，将光追反射效果集成到手机端，为手游提供高性能、低功耗、高画质的图形体验。下一步华为凤凰引擎技术团队还会继续努力，扩充一组面向实时GI的特性，包括：解析式光照、动态阴影比率估计、时空邻域光线池复用、针对低噪图像的轻量级降噪器等等，将更多的高级渲染效果带到手游上。

多种图形图像能力开放，打破游戏想象空间

图形图像技术进步带来的每个改变，都牵动着游戏玩家的神经。除了实时光线追踪技术之外，Scene Kit还可以帮助开发者编辑、操作和渲染3D资源、优化渲染效果，如支持反向动力学骨骼动画技术，快速构建流畅动画；真实还原3D模型的碰撞、坠落、旋转等效果，提供泛光、景深、运动模糊等后处理特效。优质的画面渲染和流畅的手势交互，动态操作也能高质量呈现，为游戏呈现逼真的视觉效果以及沉浸式体验。

华为HMS Core面向游戏领域还提供了图形计算服务（CG Kit）、计算加速服务（Accelerate Kit）、强现实应用引擎（AR Engine）、游戏加速能力（GameTurbo Engine）和图形调测工具（Graphics Profiler）等多项能力，应用开发者可以通过简单集成便可以快速便捷地开发出画面绚丽、操作灵敏的游戏应用，向玩家呈现更加真实多彩的游戏盛宴。

未来华为HMS Core将持续开放更多服务能力，帮助开发者在游戏领域打造更具创造性的应用，为用户带来更多高品质的移动游戏应用。