【Arm 專欄】Arm 如何與生態系夥伴合作開發光線追蹤手機遊戲?

光線追蹤 (Ray Tracing) 是一種電腦繪圖的技術,藉由模擬個別光線在場景四週投射的路徑產生逼真的光照和陰影,透過 Arm、聯發科技與騰訊的合作,將為行動遊戲玩家實現逼真的遊戲體驗。
評論
Arm 提供
評論

光線追蹤 (Ray Tracing) 是一種電腦繪圖的技術,它透過模擬個別光線在場景四週投射的路徑來產生逼真的光照和陰影。這項技術已經存在數十年,並且可以產生高度逼真的效果,但是直到桌上型 PC 於 2018 年導入硬體加速的光線追蹤後,才開始為遊戲帶來即時光線追蹤體驗。最新世代的遊戲主機加入硬體加速功能,使得遊戲開發商在他們的遊戲作品中,能善用光線追蹤技術,產生令人印象深刻的視覺效果。這項技術可以在《要塞英雄》、《當個創世神》、《電馭叛客 2077》、《蜘蛛人》、《拉捷特與克拉克:時空裂縫》等遊戲中看到。

根據市調公司 Newzoo 報告指出,高解析度行動遊戲正在全球各地快速成長。在中國,高解析度行動遊戲作品的營收佔比從 2016 年的 42%,到 2020 年成長至 70%。在北美洲,佔比則從 2016 年的 6%,成長到 2020 年的 33%。有鑑於市場對於複雜的遊戲的需求越來越大,開發人員已經開始思考如何迎合受眾的需求。

不過,天下沒有白吃的午餐,即便當硬體加速時,使用光線追蹤的開發人員仍必須小心地在視覺品質與最終幀率之間取得平衡,以便為玩家打造引人入勝的體驗;即使光線追蹤技術已經比以前更有效率,但它仍會消耗可觀的電力。

當我們開始探索把光線追蹤技術應用到行動裝置內容時,瞭解品質、每秒幀數與功耗間的平衡相當重要,原因是適用大螢幕、高功耗的桌上型與電玩主機的內容,不適用於行動市場,因為行動市場的螢幕較小(但畫素密度很高),且電池續航力極大化是留住玩家的關鍵。我們還必須考慮在市場各種多元行動裝置上進行的遊戲類型,光線追蹤可能會讓人賞心悅目,但逼真的光影能否讓你在挑戰行動裝置極限的高度競爭多玩家遊戲中取得優勢呢?行動裝置開發人員服務的社群是否會歡迎這樣的做法呢?

這些是必須回答的問題,而現在就可以開始了!Arm 正著手為全球最受歡迎的行動繪圖處理器 Arm Mali 促成光線追蹤功能,包括現今玩家手中的數十億個裝置。此外,在 Arm Vision Day 舉行的「下一代的 Arm 架構」影片中,Arm 已經宣布未來的 Mali GPU 將提供硬體加速,可以在行動裝置上顯著提升光線追蹤技術的效率。另外,Arm 最近也發表最新世代的 Mali GPU,包括與 Arm Mali-G78 相比效能與效率提升 20% 的 Mali-G710。

在這篇文章中,Arm 會解釋其如何持續開發具光線追蹤功能的行動遊戲內容,以及如何與像騰訊及聯發科技等合作夥伴攜手合作,讓開發人員更容易探索光線追蹤可以為行動遊戲世界帶來的好處。

標準的 API;優良的開發人員體驗

驅動全球智慧手機的 Arm 技術,藉由合作夥伴取得授權後進行配置與擴充,並製造出橫跨所有地理區域、價格點與手機外型的多元裝置。全球 28 億的行動遊戲玩家促成規模達 907 億美元的行動遊戲市場,而遊戲開發公司也瞭解營收若要極大化,必須極大化他們的潛在市場,例如,《Free Fire - 我要活下去》之所以大獲成功,部份原因是這款遊戲佔用的記憶體與下載的檔案大小都不大,因此可以應對 97.4% 的市場,並在 2020 年擄獲超過 6.66 億名用戶。Arm 的合作夥伴 King 公司也指出,他們之所以能夠把電玩主機界最受肯定的系列遊戲《古惑狼:全速沖鋒》導入行動市場,關鍵的一點是透過擴充性與優化產生大眾市場訴求。Newzoo 最新的報告也進一步強化這點,並描述遊戲作品的規格如何影響接受度與潛在市場。

Arm 提供

想要讓遊戲開發人員的工作更易於管理,重點是要在各種裝置間達成標準化。2020 年 11 月發表的 Vulkan Ray Tracing 擴充技術實現了光線追蹤的標準化,讓 Arm 與合作夥伴可以依據其 API 協同一致,確保具光線追蹤功能的內容可以在 Arm 生態系中的各種裝置間移植,不會有功能性問題。

硬體架構師有義務指導軟體生態系如何讓行動裝置發揮最大作用,而 Arm 也相當認真看待這個責任,Arm 已經把 Vulkan 樣本捐贈給國際標準組織 Khronos,為 Android 作業系統開發免費的效能分析工具,並針對繪圖開發人員推出廣泛的教育訓練內容。Arm 正在引領行動光線追蹤的發展,並透過與聯發科技及騰訊的合作,讓生態系作好迎接這項技術的準備。

啟動調查的軟體實作

Arm 目前正在開發 Vulkan 光線追蹤API 的軟體實作,特別是 Ray Query 的元件,這為行動裝置開發人員在他們的遊戲中增添光線追蹤效果提供了一個最簡便的方法。這項實作已經開發為 Vulkan Layer,開發人員在運行時可以把它載入,以便在選用的平台上無縫地為繪圖驅動程式增添光線追蹤功能。

這項結果可在 Arm 內部開發人員的 Bonza Demo Video 中看到:

在此影片中,Bonza 在搭載 Mali-G78 的裝置上運行,利用光線追蹤來產生所有的陰影。在這個室內場景中,您可以看到兩種光源:來自戶外的陽光(您可以看到來自窗戶的陰影穿過走道),以及一個室內點光源,以協助凸顯焦點 Bonza 雕像的陰影效果。無人機在這個場景中移動,教導我們如何更新 Vulkan Ray Query API 用來判定特定光線照射處的加速結構,這點相當重要的原因是,現代的遊戲已非靜態,因此任何光線追蹤的實際應用都必須與遊戲中基於物理架構的可銷毀地形場景配合使用,例如《戰地風雲 5》遊戲。

除了 Arm 針對動態陰影方面的工作之外,騰訊一直在尋找產生柔和的淡陰影的有效方法,以及使用 Ray Query 來改善環境光遮蔽的品質。這是一種繪圖技術,它藉由近似特定點周圍的幾何量來增加場景逼真度,因此環境光線的數量將落在這個點之上。

騰訊遊戲引擎技術事業群副總監 Nan Wei 表示:「想想照明如何在人類以視覺體驗真實世界中扮演不可或缺的角色,即時光線追蹤被公認為是我們這一代電腦繪圖上珍貴的技術,在我們的工程師與美術人員投注大量心力,以及在聯發科技與 Arm 的鼎力相持下,我們已經準備好開啟由革命性的光線追蹤技術賦能的高傳真行動遊戲的下一個篇章。」

您可以在騰訊最新的部落格,閱讀更多有關騰訊針對行動裝置光線追蹤採取的方法。

這些展示雖然仍在持續發展中,但它已經教會了我們很多有關如何為行動裝置打造優化的光線追蹤內容,不管硬體能多高效地處理 Ray Query,還是會希望:

  1. 盡量減少實現特定視覺效果所需的光線數量;
  2. 隨著物件在場景內移動、創建或銷毀時,有效率地維持您的加速結構。

欲瞭解更多技術細節,請觀看 Arm、騰訊及聯發科技於 2021 年 7 月遊戲開發者大會 (GDC 2021) 的演講。在這場演講中,概述了 Arm 在軟體模擬層的工作,以及正在開發中有關行動光線追蹤的最佳實務作法。

為了進一步協助生態系統及相關技術的應用,聯發科技為開發人員推出 MediaTek RTSDK, 其強大的 Dimensity 5G 晶片組運用於全球數百萬支智慧手機,為開發人員提供了廣大的用戶群,可以隨時體驗新的遊戲光影、反射與折射等視覺效果。 MediaTek RTSDK 與 Khronos 標準完全相容,讓 PC 開發人員可以順利遷移至行動平台,提供一個創建核心光線追蹤功能的管道,包括路徑追蹤、螢幕 - 空間觸動的光線追蹤陰影(避免陰影 - 圖形的鋸齒問題)、多重反彈折射(避免物件排序)以及任意表面反射。

「與 Arm 及騰訊的合作使我們能夠將光線追蹤等先進的繪圖功能導入我們的 Dimensity 5G 晶片。遊戲開發人員使用我們嶄新的 RT SDK 解決方案,可以輕鬆地為他們的遊戲更新與增添全新的功能,並強化遊戲體驗。」,聯發科技運算與人工智慧技術本部協理曹友銘博士說。「由於全球數百萬支智慧手機已經搭載 Dimensity 5G 晶片,透過我們先進的技術為廣大的消費者帶來最栩栩如生的視覺效果。」

即將於 10 月 19 日到 21 日線上登場的 Arm DevSummit,將有更多有關光線追蹤的內容。DevSummit 是免費參加的,並包括一系列精彩的技術演講,特別的是有許多針對繪圖與行動裝置開發人員的演講,同時也涵蓋雲端、汽車、物聯網、人工智慧、高效能運算與硬體設計。可以在這裡報名,並能提早於 10 月 6 日開始率先觀看「科技中心」超過 60 個隨選隨看影片,立即報名以保留席次。

責任編輯:Mia
核稿編輯:Anny




Akamai 擁有最卓越的執行能力,獲《Critical Capabilities》肯定

Akamai 是全球最受信賴的數位體驗保護和遞送解決方案供應商,連續四年獲得《Magic Quadrant for Web Application and API Protection (WAAP)》評選為領導者。
評論
圖片來源:Akamai
評論

Akamai Technologies, Inc. 是全球最受信賴的數位體驗保護和遞送解決方案供應商,在 2021 年《Magic Quadrant for Web Application and API Protection (WAAP)》(網路應用程式與 API 保護 (WAAP) Magic Quadrant) 中,獲 Gartner 評選為領導者。

Gartner 分析師評鑑 11 家廠商,並依據各廠商願景之執行力和完整度給分。在採用新命名的報告中,Akamai 在執行能力方面獲得最高評價。這份報告是 Gartner《Magic Quadrant for Web Application Firewalls》(網路應用程式防火牆 Magic Quadrant) 的進化版本,而 Akamai 在過去四年連續獲 Gartner 於該報告中評選為領導者。

Gartner 也發表了 2021 年《Critical Capabilities for Cloud Web Application and API Protection》(雲端網路應用程式與 API 保護的關鍵功能) 報告。這是 Gartner《Magic Quadrant for Web Application and API Protection》(網路應用程式與 API 保護 Magic Quadrant) 的配合報告,此報告評估了 WAAP 產品保護網路應用程式與 API 的能力。在此報告內,Akamai 於四大使用案例的其中三項皆獲得最高分,包括 API 安全與 DevOps (3.60/5)、高安全性 (3.76/5),以及網頁規模的業務應用程式 (3.91/5)。

根據 Gartner《Hype Cycle for Application Security, 2021》(2021 年應用程式安全技術成熟度曲線) 指出:「雲端網路應用程式和 API 保護產品是雲端遞送式多功能網路應用程式安全產品,且須整合至少四項核心功能:網路應用程式防火牆、DDoS 保護、機器人程式管理和 API 保護。WAAP 是網路應用程式防火牆所扮演之角色的進化版,而此進化是因為企業需要更有效地防禦多種威脅手法,同時大幅增加對外公開的網路應用程式和 API。」

Akamai 親眼見證叫用 API 的幅度大幅增加。為了確保 API 安全,需要量身打造的解決方案,以因應深度 API 訊息檢查、API 規格管理、驗證與授權,以及反自動化等問題。

Gartner 表示:「安全與風險管理領導廠商所選用的 WAAP,應能夠提供容易使用的控制功能,並可針對先進機器人程式與日益進化的 API 攻擊,提供更為專門的保護。」根據 Gartner 指出:「到 2026 年時,40% 的組織會根據進階 API 保護及網路應用程式安全功能來選擇 WAAP 供應商。」

Akamai 相信,全方位的網路應用程式和 API 保護解決方案需包含相鄰安全功能,以涵蓋範圍不斷擴張的威脅。在 2020 年,Akamai 推出首款引進自動化 API 探查與分析功能的雲端 WAAP 解決方案。

Akamai 在今年推出調適性安全引擎,這是其網路應用程式安全產品組合的核心基礎,其設計可自動因應攻擊的複雜程度來調整防護,同時減少維護和調整規則的工作。另外亦包含機器人程式能見度與緩解能力,以針對機器人程式對數位資產的影響提供深入剖析。

Akamai 應用程式與網路安全產品管理副總裁 Amol Mathur 表示:「網路應用程式與 API 安全有一項不變的特質,那就是變化 Akamai 持續在 WAAP 產品中推動大幅進展,讓我們的客戶能更輕鬆跟上迅速加快與變動的威脅情勢,同時提高營運效率並增加開發人員工具。我們相信 WAAP 產品組合的這些重要進展,是讓我們在 Gartner《Magic Quadrant》報告中贏得領導廠商地位的功臣。」

Akamai 技術支援和管理服務,持續獲得客戶肯定

根據報告指出:「Akamai 的客戶在客戶支援體驗方面,給予該廠商極高評價,包括他們從技術支援和管理服務獲得的專業知識和協助。」

此外,Akamai 保護資料、網站和應用程式的能力,以及其網路安全解決方案的使用簡便性,均獲得客戶的認可。

根據 2021 年 9 月 20 日的 Gartner Peer Insights 評論,以下是 Akamai 客戶的意見:

  • 一位服務業的技術主管表示:「這套軟體 (Kona Site Defender) 擁有絕佳的功能,可保護企業資產和組織資源免受 DDoS 攻擊和各種網路威脅的影響。它在處理威脅時能提供高準確度。它能以更準確的方式保護網站和裝置,包括行動裝置在內。它能封鎖與廣告相關的惡意網站和內容,這些都可能損害企業安全。」
  • 一位零售業的軟體開發工程師表示:「適用於 DDoS 和網路應用程式攻擊的最佳安全產品。KSD 是我用過最好的安全工具。它簡單易用,而且具有出色的支援能力。KSD 提供可自訂的保護機制,這非常有用,且其功能都相當實用又切中要點。」
  • 一位金融業的網路自動化專家表示:「我們與 Akamai 合作以保護我們的核心資產,而每一分錢都值回票價。我們每年都會進行一次 DDoS 模擬演習,以測試 Akamai DDoS 和 WAF 的控制功能,而測試結果證明我們的投資是值得的。」
  • 一位金融業網路產品經理指出:「Kona 提供了顯著的安全改善,並且賦予我們過去無法獲得的可見度。它是我們的策略中的核心產品,以確保提供給客戶的應用程式安全無虞。」

歡迎於此處免費參閱 2021 年 9 月 20 日所發表的 Gartner《Magic Quadrant for Web Application and API Protection》(網路應用程式與 API 保護 Magic Quadrant) 完整報告,內含 Magic Quadrant 圖表。如需有關 Akamai WAAP 產品的額外資訊,請造訪此處

本文章內容由「猿聲串動」提供,經關鍵評論網媒體集團廣編企劃編審。