曙光解讀丨用實時光線追蹤，搭建《頭號玩家》里的「真實」世界
原標題：曙光解讀丨用實時光線追蹤，搭建《頭號玩家》里的「真實」世界
有人說VR的出現滿足了人類對虛擬世界的所有幻想，近期上映的好萊塢人氣科幻片《頭號玩家》，讓小編對VR的應用充滿期待。但是，為什麼電影中展現的VR與我們在商場戴上Vive頭盔看到的VR世界總有那麼一點不同？
電影中，大反派摘掉頭盔後竟全然不知自己仍處在另一個虛擬世界中，而現實生活中，當我們在帶著頭盔時，眼睛卻會明確的告訴我們：這是遊戲，不是實景。難道我們玩的是假VR？
小編不禁在朋友圈感嘆到：何時我們才能用上「真VR」？沒想到，曙光視覺計算專家立刻回應：現在就可以！
跟小編一起來看看，專家怎麼說：
目前的VR是基於實時渲染的3D場景搭建。由於每秒要處理60幀以上的渲染畫面，VR對計算機的計算能力要求非常高，其中的主要圖形計算量會受限於每一幀畫面中對光線的處理，這可是非常大的計算需求。下面出個小測試考考大家，以下三張圖片哪張是真實照片，哪張是電腦製作，哪張又是遊戲畫面呢？
（圖1）
（圖2）
（圖3）
其實不難猜出，圖1是一張真實的照片，也是我們用雙眼看到的畫面。圖2是用計算機製作的特效圖片，大家看到足以亂真了不是？而圖3是《極品飛車》的遊戲畫面，這個畫面跟我們在VR里看到的場景很像。那為什麼計算機製作和遊戲畫面觀感結果截然不同呢？
原因都在於光線的計算。我們現實中，汽車的漆面會反射來自各個方向的光線，比如太陽直射的光線，太陽照在地上然後反射到汽車的光線，周邊的房子，樹木，環境反射到汽車上的光線，以及這些光線在所有物體中進行的2次，3次等多次反射。
而虛擬世界則需要光線模擬計算。目前的光線模擬計算有光線追蹤和光柵兩種模式。光線追蹤即模擬真實環境，對每一次反射進行追蹤和計算，這是能夠真實反映現實場景的方式，但是計算量非常大，每一幀都需要數分鐘到數十分鐘的計算量。因此這種特效技術往往用在電影製作和照片製作中，通過大量計算機資源長時間渲染來得到一部電影需要的幾十萬幀畫面。
然而在VR和遊戲場景中，要對玩家每秒展現60幀實時畫面，每一幅畫面的渲染時間只有16ms，因此遊戲引擎不得已，只得採用更廉價更快速的方式——光柵渲染，用貼圖的變化來模擬光線的反射和亮度。然而這種方式只能起到模擬的效果，並不能欺騙我們的眼睛。
曙光W560-G30工作站，改變視覺體驗
由於計算技術的限制，VR場景中玩家仍然體會不到模擬真實世界的感受。然而今天，在曙光W560-G30工作站的加速下，這個現狀將為之改變！通過實時進行計算，獲得光線追蹤的真實光線環境將成為可能。
在光線模擬計算中，加速處理16ms對每一幅畫面的渲染時間，實現過去幾分鐘才能得到的畫面，相當於計算速度要提高數萬倍，談何容易！
這麼高的計算量，怎麼實現？作為高性能計算的領先企業，曙光的視覺計算產品線也在不斷採納和更新最新的處理技術。在今年3月，英偉達在年度的GTC大會上發布的RTX實時光線追蹤技術，曙光立即將其實現在工作站產品中，並在W560-G30這款最新的工作站上進行支持。
首先在計算模式上，W560-G30 搭載RTX所必需的2顆NVLINK互聯的Quadro GV100圖形加速器，10240個CUDA核心和236TFLOPS的Tensor Core提供強大的硬體計算能力；在光線追蹤的演算法上，最新的演算法中加入了AI預測演算法，原本對全部像素進行光線追蹤計算的要求被大大減少，而是採用AI預測模式基於少量追蹤數據即可計算出過去需要數十次光線迭代才能得到的效果，大大降低了資源需求，最終可以實時地在場景中實現複雜光源下的光線追蹤效果。
為了應對強的GPU計算單元帶來的負載，W560-G30採用了高主頻，高穩定性的Purley架構至強處理器，最高達3TB的內存擴展能力和1250W瓦功率的大功率電源，內部有7個不同用途的大功率低噪音風扇為每一個高功率晶元進行散熱支撐，保障圖形專家和玩家們獲得最滿意的實時體驗。
關於實時光線追蹤技術的效果，以下是一段星球大戰場景的實時渲染效果展示視頻，大家隨意感受下：
加速渲染將是我們的未來
在曙光W560-G30工作站的加速下，設計師和開發者的工作效率將大大提高。
- 在設計領域，設計師們可以「所見即所得」，在設計的同時，看到最終的渲染畫面，而不用經過漫長的等待才能得到最終結果；
- 在研發領域，VR的開發者可以讓虛擬現實與真實一致，真正獲得浸入場景的體驗；
- 在工業領域，工業設計師們可以在真實渲染得到的VR環境中直接開啟設計工作，並獲得完全欺騙物理感官的視覺體驗。
最終，玩家們體驗的遊戲畫面將與《頭號玩家》電影里一樣精彩和震撼。
從每秒幾萬億次的小規模系統到每秒千萬億次以上的大規模超算系統，曙光高性能計算產品線全面提供各種最先進的產品和解決方案，滿足用戶對模擬、渲染、設計、數據分析、科學研究、人工智慧、圖像識別、視頻處理、圖形雲計算、雲遊戲等各類計算需求。
「電影是夢想，我們做著白日夢長大，有一天會將那些腦海里的幻像變成鏡頭裡的真實」——斯皮爾伯格
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