由於行動通訊技術快速演進，行動裝置已經成為主流應用最主要預設的裝置選擇。自照相手機於 2000 年首次亮相以來，每年拍攝的 1.4 兆張照片中，超過 93%是透過手機和平板電腦拍攝，行動裝置占所有 IP 流量由 10 年前的 6% 上升至 58%，超過 90% 的網路用戶經常使用智慧手機登入，也因此以手機作為遊戲平台的玩家日益增多。
更強大的處理器，更高的顯示品質
是什麼推動手機遊戲的發展？ 更強大的處理器、尺寸更大、更高解析度的顯示器，以及使單次電池充電更持久的技術，都有助於縮小在遊戲主機與智慧手機之間遊戲體驗的差距。在中國等市場，智慧手機作為主要遊戲裝置的現象很普遍，有助於推動手機遊戲發展，當然，手機上的 AAA 級遊戲內容也不斷增加。
例如，聯發科技旗艦產品天璣 9000 SoC，訴求為下一代高階智慧手機提供更佳更高階的遊戲體驗，為了提升手機遊戲性能其晶片組採用最新的 Armv9 CPU，包括帶來極致性能的Arm Cortex-X2 CPU、3個高性能的 Arm Cortex-A710 CPU核心和4個高效的 Arm Cortex-A510 CPU 核心，以及10個 Arm Mali-G710 GPU 核心。Arm Mali-G710 GPU 引入了一系列的行動繪圖功能，可實現著色（shading）、貼圖（texture）和光線（lighting），甚至協助聯發科技在行動裝置上推動光線追蹤 (ray tracing) 遊戲。
手機遊戲的光線追蹤
所謂的光線追蹤是一種電腦繪圖技術，透過對個別光線在遊戲場景周圍的路徑進行建模來產生更精確的光線和陰影以提供更逼真的遊戲體驗，正如您在下面影片所見，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，在視覺品質上光線追踪技術帶來顯著的差別。
當天璣 9000 於 2021 年底首次推出時，聯發科技為了在高階行動裝置達成最佳的圖形和遊戲功能，在晶片組設計上做了許多努力，其中一項功能是全新的 Vulkan 光線追踪 SDK，使開發人員能夠為 Android 遊戲應用帶來令人興奮的圖形技術和視覺增強，OPPO 已將此功能整合到其天璣版本的 Find X5 Pro 智慧手機上，以實現更逼真的圖形內容。
光線追蹤是運算密集型工作，是行動裝置上最繁重的工作之一，Arm Mobile Studio 藉由在運算密集型遊戲工作負載中執行重要的性能分析，包括光線追蹤內容，提供廣泛的性能數據—就像它為任何其他 Android 內容提供的相同方式，開發人員能查看 SoC 級別發生的情況，包括工作負載對從 GPU 和 CPU 綁定到繪製調用 (draw call)、貼圖查找 (texture look-ups) 等所有方面的影響。
在近期舉辦的 2022 年遊戲開發者大會（GDC 2022），是全球規模最大的遊戲開發者聚會，Arm 以基於聯發科技天璣 9000 的旗艦手機新品 OPPO Find X5 Pro 為平台，在其展位（S756）展示開啟或關閉光線追蹤功能對於顯示品質帶來的顯著差異，請觀看以下影片：
GDC Demo：在聯發科技天璣 9000 驅動的手機上展現光線追蹤功能
雖然行動裝置尚不存在光線追踪的遊戲內容，但能支援光線追踪的新 SoC（如天璣 9000）和智慧手機（如基於天璣版本的 OPPO Find X5 Pro）的出現開始為生態系提供探索光線追踪技術內容之基礎和動力，隨著這些技術的發展和更多的行動裝置提供更多的光線追踪支援和功能，未來將有進一步進展。
手機遊戲優化工具 Arm Mobile Studio
讀者可能好奇，什麼是 Arm Mobile Studio? 簡而言之，它是一套有價值的手機遊戲優化工具，為開發者提供有關於遊戲和圖形性能的早期和頻繁測試，有助於幫助任何遊戲開發者預測和提高手機遊戲的效率。Arm mobile Studio 可以快速識別可以優化的領域，以減少分析時間，還有一個專業版本可以在開發期間易於整合以便對程式庫進行有效的反覆運算，除了免費的除錯和分析工具，Arm 還提供有關 GPU 和圖形基礎知識的培訓和建議，比如 Mobile Magnificence 系列。
Arm Mobile Studio 影片介紹
Arm Mobile Studio 可以分析運算密集型的工作負載，比如光線追蹤內容，此點非常重要，這是因為光線追蹤技術可能消耗大量的電力和能源，透過 Arm Mobile Studio 進行的分析顯示可以提高效率的區域，以便在運行光線追蹤內容時達成更長的遊戲時間。
作為一個性能分析器，Arm Mobile Studio 可以處理最需要運算的手機遊戲工作負載，協助許多遊戲工作室，如 King 的《Crash Bandicoot: On the Run!》遊戲，支援其跨平台遊戲策略，將更複雜的 AAA 遊戲帶往手機。根據 Newzoo 研究報告，在全球主要地區來自 AAA 級手機遊戲的收益正在上升，在中國，此一比例從 2016 年的 42% 增長到 2020 年的 70%，在北美，此一比例從 2016 年的 6% 增長到 2020 年的 33%。
Arm 和夥伴開發光線追蹤功能
正如之前與光線追蹤相關的文章所提，Arm 正在持續提升我們 Mali GPU 產品的光線追蹤功能，目前 Mali-G710 已經支援基於軟體的光線追蹤，預計未來 GPU 發布會有更多的光線追蹤技術。Arm 在GDC 2022 展示的合作夥伴— OPPO 和聯發科技，對於光線追蹤技術的未來以及它在行動裝置上提供更身臨其境和更逼真遊戲體驗的能力感到興奮。
聯發科技無線通訊事業部技術規劃資深總監李俊男表示：「聯發科技手機 SoC 天璣 9000是為了包括手機遊戲在內的完整旗艦體驗而設計的，其光線追蹤功能可以在行動裝置上提供更先進、更逼真和更具沉浸感的遊戲內容。OPPO Find X5 Pro是首款搭載我們旗艦產品天璣 9000 晶片的行動裝置，可充分滿足終端使用者和科技愛好者對新一代旗艦移動平台的期待。」
OPPO 美國研究中心圖形產品負責人 Jane Tian表示：「Arm Mali GPU 和聯發科技的天璣 9000 SoC 將顯著提高行動裝置上光線追蹤技術的性能。對於手機遊戲產業來說，實現光線追蹤無疑是一個令人興奮的前景，但在功耗受限的裝置上執行即時光線追蹤非常具有挑戰性，OPPO 將與 Arm 及聯發科技共同努力，繼續致力於圖形技術的研究與研發，我們將進一步擴展遊戲生態系統，共同推廣行動光線追蹤技術，為開發者和用戶提供最極致的手機遊戲體驗。」
硬體 API 與優化工具—自適應效能（Adaptive Performance）
在此同時，軟體開發商正將他們 32 位元的遊戲移植為 64 位元，這種快速轉變可以將性能提高 20%，幀率提高 16% 以上。Arm 擁有自己的優化和性能分析工具，例如前述提到的 Arm Mobile Studio，意味著開發人員可以確保其遊戲應用的性能和效率最大化。此外，發行商也正利用硬體 API 和優化工具的優勢，例如 Arm 與全球 75% 的遊戲開發者都在使用的遊戲引擎公司 Unity合作，採用其推出的套裝產品自適應效能 (Adaptive Performance) 工具，有效地動態調整遊戲和改進其內容，並在個別基礎上達成功耗與性能的平衡。
在 2022 年遊戲開發者大會中，Arm 透過自家開發的 AAA 級遊戲大作《Arm 博士的驚奇冒險》（The Amazing Adventures of Dr. Arm），展現自適應效能技術。這是一套中世紀動作/冒險類角色扮演的 AAA 級大作，玩家在遊戲中與僵屍、骷髏人及鬼魂戰鬥，《Arm 博士的驚奇冒險》的創意源自 Mali Manga 漫畫，由於漫畫大受歡迎，Arm 決定製作此款遊戲。
GDC Demo：在智慧手機上展現自適應效能技術
觀看上方 Arm 在 GDC 大會的現場演示影片可以發現，在內建的遊戲場景，隨著遊戲複雜度提高高，效能會進行調適而不會過熱降頻，現場兩部智慧手機都是由聯發科天璣9000 驅動的 Oppo Find X5 Pro 智慧手機，一台開啟自適應效能技術，一台關閉，以展現自適應效能的效益，包括發熱較低、更少的過熱降頻與更順暢且持久的遊戲效能。
自適應效能可以讓開發人員針對遊戲進行微調，改善整體效能，特別是打造包含複雜工作負載遊戲的開發人員，原因是任何的效能問題都會影響遊戲歷程，並讓裝置的電池電力流失，藉由此工具很快找出問題所在，並把對遊戲開發作業帶來的衝擊降至最低，可以節省時間、成本，或許更重要的是，可以更快的將遊戲送到終端用戶手上。
自適應效能提供一些開機即用的功能，能顯示遊戲如何對不同的行動裝置反應，目前仍只能在三星 Galaxy 行動裝置使用，例如基於 Arm CPU 與 GPU 技術的高階智慧手機 S21，不過，Unity 正在研究將此技術擴展到所有使用 Android 12 作業系統的行動裝置之可能。如同這篇 Unity 部落格的描述，自適應效能使用四個關鍵的度量來微調遊戲應用，並以受控的方式提升效能，包括：
- 根據前面圖像計算的期望幀率
- 裝置的溫度等級
- 裝置與熱事件的接近度
- 受 CPU 或 GPU 限制的裝置
此外，自適應效能內部還有不同的設定值，可以監控裝置的發熱與功耗狀況，以及它如何對不同的遊戲做出反應。
首先，自適應效能與裝置模擬器的整合，意味開發人員可以直接測試各種場景，而不是在進行基準測試前先等裝置預熱，有了裝置模擬器中的溫度設定，開發人員可以把裝置設定在過熱降頻，或是在即將出現過熱降頻前發出警告，開發人員也可以把等級與趨勢調為正向，指出裝置正在發熱或甚至已經過熱，此點相當重要，原因是過熱降頻或過熱會影響遊戲的效能、限制遊戲的時間，並導致不順暢甚至惱人的遊戲體驗。
其次，自適應效能內的效能設定，可以讓開發人員針對 CPU、GPU 或目標幀率設定任何的瓶頸值，開發人員也可以設定 CPU 與 GPU 等級來模擬他們遊戲效能的頻率，這有助於確認所有遊戲的效能問題。這兩種設定都會影響自適應效能如何透過索引子（Indexers）與定標器（Scalers）改變遊戲效能，索引子是一套可追蹤裝置發熱與效能狀態的系統，並提供量化的品質索引，另一方面，定標器則代表遊戲內的個別功能，例如圖形與物理學的設定，欲進一步瞭解自適應效能技術，歡迎閱讀 Unity 部落格。
加入 INSIDE 會員，獨享 INSIDE 最精采每日趨勢電子報，未來還有會員專屬內容。 點擊立刻成為會員！
責任編輯：Mia
核稿編輯：趙正瑋
延伸閱讀：
