GDC2023｜移动端光线跟踪的实践

导语：近日，在刚刚结束的GDC2023游戏开发者大会上，移动端全局光照技术再次引发广泛关注。这项技术不仅为移动端设备带来更逼真的游戏画面，也全面提升了玩家的沉浸感和游戏体验。

据了解，全局光照技术是指将场景中的光线投射到物体表面，实现更真实的光照效果。传统的局部光照技术只能考虑光源直接照射到的地方，而全局光照技术则可以考虑光源在物体表面多次弹射的情况，从而实现更真实的光照效果。

而由腾讯游戏CROS提出的移动端高性能全局光照方案，代号“SmartGI”，则在GI领域为游戏研发提供了新的思路。这项技术的出现，标志着移动设备在图像处理领域的又一次进步。在过去，高质量的动态光照效果只能在PC端或者高端游戏机上实现，而现在，这项技术已经成功地应用在了移动设备上。

在GDC2023会议中，腾讯游戏引擎团队的技术专家Shun分享了关于移动端高性能全局光照方案SmartGI的话题，从系统架构到核心功能，详细向外界介绍了这一全新GI方案的特点与优势。

SmartGI概述：混合架构实现“取长补短”

在定义上，SmartGI 是一种与其他同类型产品相比，对多种GI整合“取长补短”的混合解决方案，它基于开源算法重新进行了代码绘制代码，实现屏幕空间GI、基于图元的GI和基于体素的GI三大核心算法，并在算法和GPU指令集层面作出大量优化。

SmartGI 架构示意

产品特性上，作为一种实时全动态的GI解决方案，SmartGI 不需要预计算数据烘焙，在制作过程中即可实时调整，即时显示最终效果，满足美术快速制作的要求，帮助开发者将原先以“小时”甚至以“天”为单位计算的开发耗时降低为零耗时，达成降本增效的目的。

此外，SmartGI还支持各种变化，开发者可通过GI 选项列表，自主选择从主流到高端的各种硬件配置，以获得最佳的开发效果，满足中低端设备-30fps；高端设备-60fps的运行帧数目标。

参考影视级光线跟踪，实现更加真实的光照表现

渲染效果上，SmartGI的制作标准是将影视化的光线跟踪作为参考，目标达到3A级别效果质量并支持各种复杂特性和场景，追求更加真实的渲染质量。

SmartGI与其他GI方案效果对比及演示视频

面对如今游戏场景越来越宏大复杂，在开放世界的场景中，SmartGI对植被、地形、道路、太阳光和自然光照的渲染效果都有着接近真实的光照表现，充分满足场景中多样性的光照需求。

开放世界渲染效果演示

与此同时，SmartGI做到更加真实的光源类型，还在于不局限于美术设定的虚拟光源，而是以场景中物体真实的光照反射作为标定，例如间接高光效果等，对动态光源、任意类型的光源，以及动态变化时光线对场景效果的影响都有着更为准确的反馈，对场景中的雾效、体积光等元素，也有更加接近真实的表达。

间接高光效果演示：蓝色幕布上的黄色金属对周围红色幕布的反射

雾效、体积光对GI效果的影响

更为值得一提的是，据GDC2023的分享透露，SmartGI未来还计划有一系列优化举措，持续迭代更高效、更准确的GI算法，并且针对硬件光线跟踪做专项优化，继续在提高性能和高质量渲染效果的同时，探索降低成本的途径，为开发者打造更高效的GI解决方案。