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曙光解读丨用实时光线追踪,搭建《头号玩家》里的“真实”世界
2018-04-12

有人说VR的出现满足了人类对虚拟世界的所有幻想,近期上映的好莱坞人气科幻片《头号玩家》,让小编对VR的应用充满期待。但是,为什么电影中展现的VR与我们在商场戴上Vive头盔看到的VR世界总有那么一点不同?

电影中,大反派摘掉头盔后竟全然不知自己仍处在另一个虚拟世界中,而现实生活中,当我们在带着头盔时,眼睛却会明确的告诉我们:这是游戏,不是实景。难道我们玩的是假VR?

小编不禁在朋友圈感叹到:何时我们才能用上“真VR”?没想到,曙光视觉计算专家立刻回应:现在就可以!

跟小编一起来看看,专家怎么说:

目前的VR是基于实时渲染的3D场景搭建。由于每秒要处理60帧以上的渲染画面,VR对计算机的计算能力要求非常高,其中的主要图形计算量会受限于每一帧画面中对光线的处理,这可是非常大的计算需求。下面出个小测试考考大家,以下三张图片哪张是真实照片,哪张是电脑制作,哪张又是游戏画面呢?

(图1)

(图2)

(图3)

其实不难猜出,图1是一张真实的照片,也是我们用双眼看到的画面。图2是用计算机制作的特效图片,大家看到足以乱真了不是?而图3是《极品飞车》的游戏画面,这个画面跟我们在VR里看到的场景很像。那为什么计算机制作和游戏画面观感结果截然不同呢?

原因都在于光线的计算。我们现实中,汽车的漆面会反射来自各个方向的光线,比如太阳直射的光线,太阳照在地上然后反射到汽车的光线,周边的房子,树木,环境反射到汽车上的光线,以及这些光线在所有物体中进行的2次,3次等多次反射。

而虚拟世界则需要光线仿真计算。目前的光线仿真计算有光线追踪和光栅两种模式。光线追踪即模拟真实环境,对每一次反射进行追踪和计算,这是能够真实反映现实场景的方式,但是计算量非常大,每一帧都需要数分钟到数十分钟的计算量。因此这种特效技术往往用在电影制作和照片制作中,通过大量计算机资源长时间渲染来得到一部电影需要的几十万帧画面。

然而在VR和游戏场景中,要对玩家每秒展现60帧实时画面,每一幅画面的渲染时间只有16ms,因此游戏引擎不得已,只得采用更廉价更快速的方式——光栅渲染,用贴图的变化来模拟光线的反射和亮度。然而这种方式只能起到模拟的效果,并不能欺骗我们的眼睛。

曙光W560-G30工作站,改变视觉体验

由于计算技术的限制,VR场景中玩家仍然体会不到模拟真实世界的感受。然而今天,在曙光W560-G30工作站的加速下,这个现状将为之改变!通过实时进行计算,获得光线追踪的真实光线环境将成为可能。

在光线仿真计算中,加速处理16ms对每一幅画面的渲染时间,实现过去几分钟才能得到的画面,相当于计算速度要提高数万倍,谈何容易!

这么高的计算量,怎么实现?作为高性能计算的领先企业,曙光的视觉计算产品线也在不断采纳和更新最新的处理技术。在今年3月,英伟达在年度的GTC大会上发布的RTX实时光线追踪技术,曙光立即将其实现在工作站产品中,并在W560-G30这款最新的工作站上进行支持。

首先在计算模式上,W560-G30 搭载RTX所必需的2颗NVLINK互联的Quadro GV100图形加速器,10240个CUDA核心和236TFLOPS的Tensor Core提供强大的硬件计算能力;在光线追踪的算法上,最新的算法中加入了AI预测算法,原本对全部像素进行光线追踪计算的要求被大大减少,而是采用AI预测模式基于少量追踪数据即可计算出过去需要数十次光线迭代才能得到的效果,大大降低了资源需求,最终可以实时地在场景中实现复杂光源下的光线追踪效果。

为了应对强的GPU计算单元带来的负载,W560-G30采用了高主频,高稳定性的Purley架构至强处理器,最高达3TB的内存扩展能力和1250W瓦功率的大功率电源,内部有7个不同用途的大功率低噪音风扇为每一个高功率芯片进行散热支撑,保障图形专家和玩家们获得最满意的实时体验。

关于实时光线追踪技术的效果,以下链接是一段星球大战场景的实时渲染效果展示视频,大家随意感受下:https://v.qq.com/x/page/p06156lk70w.html

加速渲染将是我们的未来

在曙光W560-G30工作站的加速下,设计师和开发者的工作效率将大大提高。

·在设计领域,设计师们可以“所见即所得”,在设计的同时,看到最终的渲染画面,而不用经过漫长的等待才能得到最终结果;

·在研发领域,VR的开发者可以让虚拟现实与真实一致,真正获得浸入场景的体验;

·在工业领域,工业设计师们可以在真实渲染得到的VR环境中直接开启设计工作,并获得完全欺骗物理感官的视觉体验。

最终,玩家们体验的游戏画面将与《头号玩家》电影里一样精彩和震撼。

从每秒几万亿次的小规模系统到每秒千万亿次以上的大规模超算系统,曙光高性能计算产品线全面提供各种最先进的产品和解决方案,满足用户对仿真、渲染、设计、数据分析、科学研究、人工智能、图像识别、视频处理、图形云计算、云游戏等各类计算需求。

“电影是梦想,我们做着白日梦长大,有一天会将那些脑海里的幻像变成镜头里的真实”——斯皮尔伯格

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