Imagination素以移動設備的芯片IP聞名，如智能手機和平板電腦，并在性能、功率及占用面積方面享有盛譽，且一直保有市場領先地位。為全方位發展，Imagination開發了與光線追蹤相關的IP，而光線追蹤技術一直被認為是計算機圖形學中的“圣杯”，其使得超寫實光照的開發更加簡單明了。Imagination的PowerVR Wizard GR6500架構是圖形處理單元(GPU)的設計，集成了有效功能，使SoC制造商在移動設備內提供光線追蹤硬件成為現實。以下是Imagination早前在舊金山2017游戲開發者大會上展示的視頻。

演示硬件

該演示使用的系統由標準PC組成，包含了一個具有相同硬件的開發PCI卡，它們將一同集成在移動設備上。PC運行Ubuntu Linux。在生產中，移動操作系統通常是Android。

在視頻中，我們也展示了硬件如何被第三方游戲引擎使用。游戲引擎是一個中間件，位于圖形設備驅動程序上，可以為個體游戲的美工和可玩性提供一個平臺。許多不同的商業游戲將使用相同的游戲引擎。在我們的示例中，我們使用的第三方游戲引擎是 Unreal Engine 4,用于許多AAA游戲，如Gear of War 4和最近的Final Fantasy。

此外，我們展示了Vulkan圖形API的使用。圖形API是一個標準的介于圖形軟件和設備驅動程序之間的接口。Vulkan API是一個相對較新的標準，使性能關鍵型應用程序有更多低級控制的資源。該標準是由Khronos Group開發，Imagination Technologies也參與其中。

視頻詳述

最初，視頻展示了Unreal Engine 4運行Sun Temple的示例。這里，引擎使用Vulkan API后端與設備驅動程序交互，進而控制PowerVR Wizard GPU。

為了展示硬件光線跟蹤的功能，我們還運行了一個基于Unreal Engine標準桌椅教程的場景。我們添加了一些對象到場景中，以此展示光線追蹤的優勢。

最初，桌椅項目在標準(光柵)模式下運行，使用的是通常用于移動設備的Unreal Engine著色器。這段視頻展示了我們如何使用熱鍵在普通光柵模式和光線追蹤模式之間進行切換。在光線追蹤模式下，可以在鏡子、桌面和地面上看到真實的反射。有了常規的著色器，反射通常都是在主渲染中應用預渲染，有時也可以通過讀取場景的其他部分來實現。除了特殊情況，這些反射都不是很準確。光線追蹤則允許單一渲染中完全準確的反射。

逼真的折射

同樣，你可以看到桌面花瓶的精確折射。相比之下，普通的著色器只是扭曲了現有的渲染。然而，這樣的屏幕空間技巧，無論是反射還是折射，都不能顯示任何不可視的對象。光線追蹤則提供了精確、準確、真實的反射，即使是在一個扭曲的反射表面，如演示中的兩面鏡子。

陰影

光線追蹤也可以通過從表面向光源發射光線來實現陰影。規則的著色器會使用每個光線的陰影貼圖，但這些都需要一個預渲染。

視頻中演示的光線追蹤著色器是由Unreal Engine生成，就像它為常規渲染生成陰影一樣。我們對Unreal Engine 4做了稍許改動，以生成著色器。但大多數材料屬性的代碼沒有改動。這兩種類型的著色器都使用了Vulkan API，其光線追蹤著色器均根據需求使用了一組特定的擴展。

光線追蹤的另一個優勢是相機鏡頭和投影的靈活性。演示場景中展示的所有內容都是光線追蹤的結果，包括從相機位置到第一個對象的光線。這些初始光線是由一個透鏡著色器生成——可編程的功能在常規光柵渲染中不可用。

透鏡著色器被用于幀緩沖的每一個像素，允許任意的鏡頭特征。

360°視頻

視頻演示的最后一部分展示了這種靈活性。它展示了所謂360°視頻的生成，在這個過程中，可以在單一的幀中顯示全球面的視圖。這些視頻都是實景和電腦圖形制作而成。它們可以通過VR頭盔或在線播放器觀看，讓您的視線可以在球面周圍平移。最后一部分展示了等量矩形投影渲染的桌椅對象。整個球形視圖被映射到平面渲染的矩形上，在直接查看時將生成一個相當奇怪的圖像。然而，當通過YouTube的VR觀看時，它會顯示為一個較小的片段，觀眾可以在其中進行互動。

總之，Imagination Technologies的PowerVR Wizard架構從物理上提供了正確的反射、折射和陰影，且在移動設備中使用時功耗很低。我們可以利用光線追蹤的靈活性，在單個渲染層中對虛擬現實進行著色，而不是多個渲染層所需的常規的基于光柵的渲染。它還完全支持用于標準渲染和光線跟蹤的Vulkan API(對API有適當的擴展)。