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華為有一項非常重要的技術，可能一直沒有引起大家的注意，就是華為的“鳳凰引擎”，這個影象渲染技術的最大特點就是支援“光線追蹤”。 6月2日，華為將召開鴻蒙OS以及全場景新品釋出會，很有可能會一同釋出“鳳凰引擎”。這是我猜的，為啥會這麼猜，我後面會講。今天就給大家講講這個非常厲害的技術！

首先我們對“光線追蹤”技術做一個簡單的介紹，這樣更有利於向大家介紹華為的鳳凰引擎。

“光線追蹤”

（Ray Tracing）是2018年由英偉達首先發布的一項圖形渲染技術，也是廣大遊戲玩家喜聞樂見的一項功能。目前支援“光線追蹤”功能的只有PC上的高階遊戲顯示卡，以及最新發布的PS5和Xbox遊戲主機。

光線追蹤渲染效果

在“光線追蹤”功能釋出之前，遊戲中的畫面主要採用

“光柵化”

（也叫

柵格化，Rasterization

）技術進行渲染，可以實現一些區域性照亮的光線效果，畫面細節主要靠的是

貼圖

。遊戲想要做得越精美，貼圖資源也會做得越多。因此一些遊戲大作的安裝包檔案，會非常龐大。

光柵化渲染簡單演示

在遊戲執行過程中，會有大量的三角形運算，以及大量的靜態或動態貼圖運算，會涉及到一些複雜演算法和記憶體管理問題，一些大型遊戲會非常依賴顯示卡GPU的運算能力以及視訊記憶體容量。如果顯示卡能力不足，就會出現畫面鋸齒、貼圖錯誤、光線失真、畫面掉幀等等問題。

光線追蹤原理

而

“光線追蹤”

技術，簡單地說，就是透過模擬光線的照射路徑，真實地重現光線、材質、陰影和反射，計算出光線從發出以後，經過一系列衰減，再進入人眼時的情況，使畫面看上去更加逼真。“光線追蹤”

不再需要貼圖資源

，不過要想得到更加真實的畫面，

依然需要顯示卡具備極高的算力。

舉個栗子，當年火爆的電影《流浪地球》，其中的CG畫面就使用了光線追蹤技術。在高峰時期，特效公司曾經一次呼叫1000臺華為雲主機進行畫面渲染，最終給觀眾呈現出非常逼真的電影畫面。

NVIDIA顯示卡的光追架構

英偉達的RTX顯示卡，為了實現更好的“光線追蹤”效果，在顯示卡核心裡，專門設計了光追加速單元（RT Core）來計算射線和三角形求交，配合顯示卡原有的浮點運算能力，以及深度學習演算法，大幅提高畫面的渲染效果。不過後來，NVIDIA將“光線追蹤”功能也下放到了GTX10系列顯示卡上，透過升級驅動，也能夠在軟體層面實現部分“光線追蹤”效果。

其實華為手機支援“光線追蹤”並不是現在的新聞

。早在2019年，華為就已經聯合網易，在EMUI 10系統上做了首次嘗試，釋出了首款支援“光線追蹤”功能的手機遊戲《遇見逆水寒》。

首次在EMUI10。0實現光線追蹤

當開啟“光線追蹤”功能後，遊戲的光影效果、人物細節會更加出色，畫質提升非常明顯。從遊戲畫面，我們可以看到實時光線追蹤軟陰影、實時光線追蹤磨砂鏡面反射、實時光線追蹤全景反射等多種光追效果。

實時光線追蹤軟陰影實時光線追蹤磨砂鏡面反射實時光線追蹤全景反射

當時華為的手機用的還是

麒麟990

。麒麟990的GPU是660MHz的16核心ARM Mali-G76，32位浮點算力只有460。8GFLOPS（這裡假設每個 FP32 執行單元可以每個週期跑完一條 FMA FP32 指令）。這個

效能水平只相當於桌上型電腦NVIDIA支援光追的顯示卡RTX2060的算力6.5TFLOPS的7%。

能在如此低的算力下，實現“光線追蹤”效果，說明華為在軟體層面對加速結構和演算法實現了突破，不得不感嘆華為的技術實力！

不過《遇見逆水寒》畢竟只是一款小眾休閒遊戲，對畫面要求不高，實現的“光線追蹤”效果也比較簡單，還不足以產生顛覆性影響，只能算是華為的第一次試水。

光追與光柵渲染耗電對比

這裡順帶講解一個誤區，大家不要以為開啟“光線追蹤”以後一定會更耗電。正好相反，開啟光線追蹤以後，系統的耗電量可能反而會下降。比如這個《遇見逆水寒》遊戲，根據網易公佈的效能測試，當畫面中出現一面鏡子的時候，光線追蹤渲染1幀畫面，耗電是15。94毫安，而光柵渲染耗電19。04毫安。當畫面中出現多個鏡面的時候，光線追蹤渲染1幀耗電19。7毫安，而光柵渲染則需要63。43毫安，是光線追蹤耗電的3倍。場景特效裡應用光線追蹤的位置越多，就越省電。

華為第一次向外界公開“鳳凰引擎”，是在去年10月舉行的中國計算機圖形學大會上

。華為當時用一臺神秘裝置，演示了“鳳凰引擎”強大的“光線追蹤”效果。

鳳凰引擎光追演示影片截圖鳳凰引擎光追演示影片截圖

影片畫面是1080p，60fps。從畫面上可以看出，華為的光追效果不輸給桌面電腦的高階顯示卡。車身漆面反光、地面石頭紋理、建築物的不同表面材質的渲染，效果都非常驚人。

《天諭》手遊光追效果

就在今年上半年，華為與網易合作開發了第二款支援“光線追蹤”的手遊《天諭》。畫面效果也是非常驚豔，可以看到遊戲中水面倒影更加真實，水面動態反射效果更加逼真，可以實現曲面玻璃的物體倒影“動態”渲染，而且在保證畫面質量的同時，畫面幀數可以穩定在60幀以上。

《天諭》手遊光追效果《天諭》手遊光追效果

目前華為已經把鳳凰引擎整合在了華為移動核心（HMS Core）的圖形引擎開發工具Scene Kit裡面。Scene Kit 基於GPU Turbo X技術，包括渲染引擎、材質引擎、動畫引擎、物理引擎、粒子系統、開發工具等幾個模組，頂層支援各類3D應用和第三方引擎外掛。應用開發者可以透過Scene Kit，開發出包括光線追蹤功能的各類應用。

Scene Kit還有很多其它強大的圖形處理能力，我這裡就不做過多的技術講解了，感興趣的小夥伴可以在華為開發者網站上查閱相關資料。

Scene Kit的圖形增強外掛Easy Supersampling圖形增強外掛Slim LOD圖形增強外掛

另外，結合華為自研的麒麟處理器，相信可以實現更強大的圖形效能。只是可惜目前華為正在被制裁，無法更新自己的處理器，只能在軟體層面繼續發力。

隨著“光線追蹤”功能在華為系統中的應用，將給開發者帶來更多的創作和想象空間，而鴻蒙OS將是搭載“光線追蹤”功能的第一個移動作業系統。

為什麼華為不在之前宣佈鳳凰引擎呢？大概有兩個原因。第一，這個引擎還一直處在不斷開發完善中，比如粒子系統和部分開發工具，就是在今年初才開發完成的。第二個原因就是，華為馬上就要放棄安卓系統，全面轉向鴻蒙OS，所以，與鴻蒙OS一起釋出才更合乎邏輯。

另外，三星的下一款旗艦CPU將採用AMD的RDNA2架構，也將開啟對“光線追蹤”的支援。蘋果的iPhone13也可能將在硬體上支援“光線追蹤”。未來“光線追蹤”技術將會在移動裝置上遍地開花，支援光追的遊戲將成為下一個熱點。

“鳳凰涅槃，浴火重生” 也許正預示了華為將憑藉鴻蒙OS頑強地活下去！

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