手機晶片有「光線追蹤」真有必要嗎？

筆者身為曾非常癡迷刷機解 BootLoader 鎖取得 root 超頻的手機硬體愛好者，最近看到機圈發生的事，再次有了和剛聽說手機也能像電腦超頻時的「腦內高潮」。光追技術下放到行動端，一想到未來可用手機體驗到媲美 PC 的光影效果，還真興奮。

▲ 像光明記憶這類射擊遊戲的光追表現對畫面質感和真實感提升就很大。

如果不提「光追」，那只這兩個最上層的行動晶片廠商依舊在最新旗艦行動平台有擠牙膏之嫌，不外乎就是處理器架構變化及硬體規格提升性能增強，同時還有兩家加強影像畫質、整體功耗最佳化等老生常談問題。

但從兩家發表會整個看就和以往不同。聯發科也好，高通也罷，「光追」在這兩家發表會都引起重視。以聯科發講，一小時多發表會不僅花了十多分鐘詳細介紹光追技術，更之後負責人還用《暗區突圍》光追技術和騰訊出品聯合研發說明，時隔一天的高通，更把光追技術當作遊戲提升技能點，藉《逆水寒》成功出圈。

（Source：聯發科）

光追技術引起聯發科和高通前所未有關注和重視。

筆者高度贊成上遊廠商透過新技術，為行動端用戶普及光追技術，但更了解光追技術後，新問題也出現了，手機「光追」真有必要嗎？先打個預防針，行動光追要「純光追」並不實際。

先來看「光追」技術，英文名稱為Ray Tracing，應用於圖形渲染，確定不同元素可見或不可見的渲染法，利用光的可逆性反向計算，以最基礎版Ray Casting來講，是透過以主視角發出一條虛擬射線到螢幕，之後穿過螢幕到達渲染場景，這時場景會拆分為無數三角形，當這些射線到達三角形表面，就需根據三角形表面屬性反射、折射、吸收等計算，記錄整個場景資訊，最後再結合光源資訊計算光照效果。

▲ 光追作用原理。

透過幾倍光線反射讓被反射物體有更為真實的視覺效果，就是光追原理。實際玩遊戲時會有大量光線反射折射，對處理器GPU是非常大考驗，很多遊戲並不是純光追，而是用光柵化渲染達成相對逼真的效果。

簡單講，先用光柵器單元計算場景經過拆解形成的三角形投射在螢幕空間的投影，選擇哪些圖需渲染然後才計算。不管純光追技術還是光柵化渲染，處理遊戲光影效果時都有局限性。

前者雖可實現最真實的光源變化，但因需要大量其他光線的「干擾」需要大量分析計算，對GPU性能是一大考驗。後者雖然比純光追技術給GPU的壓力要少一些，但受限於原理，如果要達成更高階且逼真的光路光景，就需要複雜繁瑣的演算法，效果是靜態光照效果很好，但一動態就出現呆板、漏光等不真實光影。

▲ 這類遊戲開光追和關閉光追差別並不大。（Source：仙劍奇俠傳7）

故多數遊戲採用「混合渲染方式」，即光追和光柵化渲染同時作用，既有真實物體光線變化，又能降低GPU壓力。PC端光追解決思路也從「移植」到行動端，如2021年OPPO開發者大會宣佈光追計劃，從實際光追效果看，確實和PC端無異，且OPPO說渲染不是純光追計算，而是混合渲染。

原始場景ColorOS先採光柵化整體渲染，再利用光追即時生成陰影和水面、玻璃和金屬等特殊材質的倒影，既能在最明顯的地方展示光追效果，又能大大降低光追計算量。

（Source：OPPO）

即使上游兩家廠商和手機廠商已為光追做好硬體和軟體準備，但要真實現光追自由，上策之計就是綜合考慮設備性能，使用混合渲染。這一切還是從處理器性能和功耗為出發點，光追技術其實是複雜的光影系統，包含非常多技術，下放到行動端只是幾個最經典效果，如軟陰影、鏡面反射、折射，但對手遊來講，畫面提升也夠了。

當然不管PC也好還是行動端，即使實現光追有非常出色畫面表現，也要警惕光追各種使用體驗問題。對PC來講，開啟光追後首先必須面對的，就是幀數大幅下降和功耗問題，但對有光追效果的顯卡，可透過DLSS 2.0和3.0技術彌補開光追造成幀數下降。

（Source：輝達）

行動端就複雜多了，不過也不是沒有解決方式，聯發科就有較完整的配套措施：行動GPU增效方案，包括三方面，一是製程最佳化，直接提升CPU和GPU性能；二是加強推動64位應用普及，更發揮CPU大核心性能，同時GPU和Vulkan更緊密合作，從驅動深度最佳化，並用演算法提升畫質表現；三是利用出色遊戲引擎的性能優勢和能效優勢，和騰訊等生態夥伴更深入合作，負載最佳化遊戲。

這也是行動端缺少DLSS這種利用AI「穩幀」技術時「補償」遊戲畫質、執行穩定性。假如遊戲已支援光追並全程可60幀滿幀執行，真可為玩家帶來好體驗嗎？答案也不見得有指向性。

這得看「光追」技術用於哪些遊戲，以PC為例，輝達支援光追遊戲不難發現某現象，這些遊戲大部分都是單人劇情，有動作類也有競速類，非常講究敘事連貫性和畫質，更追求沉浸感，光追技術的柔性陰影、動態反射、全域光照、環境光遮蔽技術，提升畫面真實感，如果是VR遊戲，光追給人的沉浸感更不言而喻。

對多人競技類遊戲而言，畫面就不是重點，流暢性和低延遲才是決定競技類遊戲體驗的重要因素，大部分連線玩家都會把影像視覺體驗的各種光影效果和粒子效果降到最低，就怕干擾到視覺和輸入。

對手遊來講，免費下載加多人連線是主流，手遊和網遊可直接劃等號。不管MOBA遊戲還是主視角射擊遊戲，都需要介面顯示地圖、血量耐力等資訊，加上手機螢幕尺寸限制，光追細節提升在動態遊戲處理訊息時往往被忽略。