十年前,光线关注本是Intel对付NVIDIA的黑科技

十年前,光线关注本来是Intel对付NVIDIA的黑科技,结果不幸难产。十年后,光追终于应用到游戏中,却是在NVIDIA手里发扬光大。好像完成了一个循环,但双方的角色发生了对调。

当今游戏界被炒得最热的概念可能就是光线关注技术了,不仅仅是PC游戏,就连次世代主机也把光线关注作为了主要亮点之一。

光线关注所展示出来的画面效果也确实惊艳,让人感叹图像技术又达到了一个新的高度。

但是实际上,光线关注并不是一个新技术,即使在游戏界也不是什么新鲜事了。10年前,光线关注就是游戏玩家茶余饭后的话题,Intel、约翰‧科马克等都曾试图将这项技术引入游戏中,并预言它将是游戏的未来。 而如今大力推广光线关注的NVIDIA,本应是这项技术的第一个对付的商业竞争者。

2008年前后,Intel和NVIDIA两家大厂对于计算机显卡的存在意义展开了激烈的对线。

由于《末日之战》这样画面精细对性能要求极高的游戏的出现,让显卡成为了计算机中的重要零件。游戏玩家愿意花更多的钱买一个更好的显卡,而不是CPU,这对Intel是一个危险的信号。

当时的Intel在很多场合下表示,独立显卡最终会被淘汰,未来的PC图像处理会逐渐集成到CPU中,并认为自己的CPU可以提供更好的游戏算绘。

Intel自信的来源,是他们认为找到了能击溃NVIDIA,占领次世代游戏的秘密武器——光线关注技术。

传统的显卡使用光栅式算绘技术呈现3D图像,这需要大量的手工设置,而且最终的结果只能在视觉上接近真实,但并不遵循物理规律。

光线关注技术则是仿真光线的传播,计算机只算绘光线打到地方,因此仅需要很少的人工程序编辑,相比于光栅式算绘简便了很多。同时光线关注也能表现出相当真实的画面,尤其是符合物理规律的光影效果。

光线关注技术需要大量的运算,因此更加适合CPU使用,这正是Intel需要的武器。

为了进一步在游戏中推行光线关注,Intel在2007年招入了德国人Daniel Pohl。

Daniel Pohl是爱尔朗根-纽伦堡大学的研究毕业生,在校期间他就一直在进行光线关注的研究。2004年,他将即时光线关注应用于《雷神之锤3》上。

虽然打开光线关注后,游戏只能在512X512分辨率下,勉强得到每秒20影分辨率的表现。但真实光影下呈现出的画面,依然让Daniel Pohl看到了图像技术的未来。

他在硕士期间又把光线关注用在了更现代的《雷神之锤4》上。加入Intel后,Daniel Pohl将自己的成果和Intel的CPU结合起来,成为了Intel光线关注技术的早期Demo。

光线关注下的《雷神之锤4》表现更加惊艳,光的反射、折射,阴影的投射,都如同现实中一样,会根据场景变化即时作出真实的反映。

然而Daniel Pohl的Demo还不够引起游戏厂商的兴趣。

按照业界的大咖,《毁灭战士》的创造者,约翰‧卡马克的说法,“他们没能让展示出光线关注的核心的价值。”

“我觉得Intel没能给出足够的吸引力,让人觉得“哦,这比原来酷10倍,我现在就想买新主机”。”

“他们研究《雷神之锤》的代码,去展示光线关注带来的好处,证明它不是象牙塔里的玩具。但他们是在用上个时代的技术,去向人们展示下个时代的游戏画面。”

光线关注加上上个技术的贴图与建模水准,呈现出一种不协调的生硬感

虽然卡马克表示自己不看好Intel的研究路线,但对光线关注他自己也十分感兴趣。

当时他正在着手开发他的次世代游戏引擎id Tech 6,而在他的宏伟计划中,这款跨时代的引擎的一个特殊之处就是支持光线关注。

但他更感兴趣的是光线关注的算法,他说利用这种技术可以来存储大量的数据,这样id Tech6不用几十GB的巨量数据,就能产生近乎无穷的多边形细节。

“我觉得我至少能展示出一些在当前时代你没见过的东西,甚至开发中的游戏都没有的东西。”

Daniel Pohl在Intel的研究不但展示了光线关注的好处,也暴露了它的问题:对计算机性能的极高需求。

如果要仿真漫反射或折射等光学的效果,需要计算大量的光线。而在动态时,由于空间构造和光影的即时改变,对运算速度的要求会更高。

但Daniel Pohl发现,多核心对于提高光线关注的效率有很大的帮助。如果想突破光线关注的瓶颈,他们需要更多的运算核心。

这也是Intel始终对光线关注技术充满信心的原因之一,他们下一款产品,恰好符合这个需求。

2007年Intel宣布将生产一款采用x86架构的多核心通用图形处理器(GPGPU),代号Larrabee。与普通的显卡不同,Larrabee同时拥有CPU和GPU的特性,能提供较强的通用运算能力,同样也可以进行图形算绘。

虽然Larrabee默认的图像算绘模式依然使用光栅式,但多核心、可程序编辑的特性,让它成为了当时理论上光线关注能力最强的显卡。很多人猜测在Larrabee的帮助下,未来的游戏也许真的能有即时的光线关注。

2008年Intel展示了游戏《深入敌境:雷神战争》在光线关注引擎中的运行效果。

与之前的Demo不同,《深入敌境:雷神战争》雷神战争当时才发售不久,就可以在720P下,以可接受的影分辨率打开光线关注,这是一次新的突破。但这个演示最初并不是在PC上运行的,而是在一个装有4颗至强处理器的服务器上运行的。

2009年,Intel把这段演示用Larrabee重新算绘了一遍,展示了船只、天空在水面的逼真反射,时不时飞过的飞行器都在水面上真实的倒映了出来,让人们对光线关注的未来充满了无限的遐想。

然而Larrabee的发布并不顺利。自从公布后,它就一直处于跳票状态,始终披着一层神秘的面纱。

Intel官方曾演示过超频版的Larrabee达到了每秒1T FLOPS的浮点运算能力(作为对比,2013年底发售的初版PS4的浮点运算能力是1.84T),这依然达不到当时主流显卡的标准。

NVIDIACEO黄任勋更直言Larrabee只是空中楼阁:“它只是幻灯片,幻灯片上的产品都看上去很美。”

2010Intel宣布因为Larrabee的开发没有达到预期,将不会推出商用版本。

但Larrabee的夭折,没有停止Intel对光线关注的探索,他们又开了新的脑洞。

既然PC的功能有限,那么就通过云游戏实现光线关注,用大型服务器来算绘游戏,然后把图像传输到个人计算机上。

之后Intel演示了《德军总部》的光线关注Demo,这个Demo运行在Knights Ferry服务器平台上,然后把图像通过GB网卡传输到笔记本上。

Intel还尝试了通过手机、平板设备串流运行光线关注版《德军总部》,虽然这个概念很有前瞻性,但在当时的条件下,云计算游戏并不比本地光线关注实际多少。

之后Daniel Pohl的研究逐渐进入瓶颈,在完成了《德军总部》光线关注的相关研究后,他的工作逐渐开始向新兴的VR领域转移,也声明了Intel光线关注梦到此告一段落。

也就在那段时间,卡马克离开了id Software,也投身于VR技术的研究。留下了未完成的id tech 6引擎。

就这样,光线关注成了Intel和卡马克都没能跨越的技术高峰,逐渐远离了大众的视野,等待下一个时间点的到来。

直到2018年,NVIDIA向全世界展示了RTX系列显卡,联合微软的DirectX光线关注API,再一次把光线关注技术介绍给游戏玩家,并称其将带领PC游戏进入黄金时代。

卡马克看到NVIDIA的光线关注后,在推特上留下这样一句话:“暂时对于DX新的光线关注还没有什么评价,短期内可能也不会有,但是……哎呦。

2019年,NVIDIA又联合id Software展示了RTX光线关注如何让老游戏重获新生, 这次使用的游戏恰恰就是当年Intel选择的《雷神之锤》系列,不过是年代更早的《雷神之锤2》。在最新的光线关注技术下,这款游戏呈现出了惊艳的画面表现,也让人们对光线关注有了全新的认识。

有趣的是,最近Intel也宣布,将在2020年推出Xe独立显卡,重回光线关注的世界。

十年之间好像完成了一个循环,但双方的角色却发生了对调。

在光线关注的竞赛中,NVIDIA捡起了曾经砍向自己的剑,先行者Intel反而慢了半拍。

新技术的发展往往受到时间的制约,就像电动汽车、VR,其实都不是新的概念,但只有在特定时间点,那些“不切实际”的概念才真正得以推行。最终成功的人,往往是选择了恰当时机,而曾经那些疯狂想法的人们则随着时间成了历史。

但这些历史同样值得回味。因为人类登上月球的第一步,就开始于千百年前的某次仰望星空。