次世代主機(jī)的未來 PS4或采用GPGPU通用圖形處理器

PS4或許在明年就會正式登場。索尼倫敦方面發(fā)布了一份工作列表，其中包含了一個名為首席系統(tǒng)工程師的工作，主要負(fù)責(zé)“作為業(yè)內(nèi)專家，在系統(tǒng)層面上負(fù)責(zé)PS平臺的開發(fā)”，包括“最新硬件的底層開發(fā)與研究?！?，基本上這份工作就是為PS4所準(zhǔn)備的。

這份工作有一個要求是：“具有GPGPU程序開發(fā)經(jīng)驗”。之前索尼北美研究與開發(fā)組的一份招聘列表上也提到了這個東西，那么到底什么是“GPGPU”？

GPGPU就是通用圖形處理單元。這并不是什么新鮮東西了，它在2006年被提出，到現(xiàn)在已經(jīng)逐漸發(fā)展為一種主流技術(shù)。Wii U也使用了相關(guān)的技術(shù)，只不過硬件指標(biāo)稍弱一些。所謂GPGPU就是一個能夠幫助CPU進(jìn)行運算的圖形處理單元（GPU）。打個比方：如果你想在一本書中找到一個詞，并把這個任務(wù)交給CPU，它就會從第一頁開始，一直翻完整本書，因為它是一個串行處理器。它很快，但由于需要按照順序運算，所以需要話費一定的時間。GPU則是平行處理器，它會把書拆開成一千頁，同時進(jìn)行閱讀。雖然閱讀每個單詞的速度會變慢，但總體所需時間還是要小于CPU，因為所有的單詞都是同時閱讀的。

圖1：CPU多核處理 GPU千核處理

GPGPU在游戲中的效果要取決于芯片本身。高運算能力的GPU可以大幅提高游戲的性能。它還能避免從CPU向GPU傳輸數(shù)據(jù)的時間瓶頸，同時也能讓游戲AI和物理效果更加完善。

AMD在今夏的Fusion 12開發(fā)者大會上也做出了相關(guān)的展示，內(nèi)容全部是關(guān)于粒子效果，液體模擬以及破壞效果。多項系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（HSA）就是GPGPU的最新應(yīng)用，AMD認(rèn)為HSA可以在GPU上模擬物理效果的同時得到結(jié)果。這也就意味著可以在短時間內(nèi)處理更多的物體，并保持更高的真實度。游戲讀取時間會隨之急劇縮短。同時，像幾千名士兵進(jìn)軍這種場面也可以更加快速的生成。

總的來說，開發(fā)者們可以很好的利用整個系統(tǒng)的全部資源，而不是像PS3的Cell芯片那樣，空有強(qiáng)大的能力，卻難以發(fā)揮出來。

首席系統(tǒng)工程師的工作還提到了“DX11和著色器計算的經(jīng)驗”，暗指會支持DX11，或是類似的東西?，F(xiàn)已關(guān)閉的索尼工作室Zipper Interactive曾進(jìn)行過一個次時代的項目開發(fā)，其中的角色創(chuàng)造就涉及到了DX11的曲面細(xì)分等技術(shù)。

曲面細(xì)分是DX11的重大特性之一，Nvidia對曲面細(xì)分做出的總結(jié)是：曲面細(xì)分是一種更加優(yōu)越的多邊形拆分方式。例如，沿著一個方形的對角線剪開，你就將它細(xì)分為兩個三角形，這本身不會為游戲增加什么真實度，因為一個方形是渲染成兩個三角形還是兩千個三角形并不重要，但當(dāng)新的三角形會被用來描繪新的信息的時候，它就會顯著提升游戲的真實性了。

曲面細(xì)分可以為我們帶來完美的凹凸貼圖，更流暢的角色，無縫的，可縮放的細(xì)節(jié)等。Wii U雖然有可能使用DX11的特性，但還沒得到確定。下一代Xbox則毫無疑問的會支持DX11，因為所謂Xbox就是DirectXbox。上兩代主機(jī)也都分別使用了當(dāng)時最主流的DX接口。這也就是為什么我們?nèi)绱岁P(guān)心索尼是否會支持類似功能的接口。因為它一定要拿出些東西來與其它兩大主機(jī)競爭才行。

前Bethesda（上古卷軸開發(fā)商）的招聘廣告也涉及到了下一代主機(jī)的開發(fā)，并明確的要求了要對最新的DX11應(yīng)用程序接口有所了解。

從索尼倫敦工作室的招聘中我們還能看出他們正在為PS4建造圖形函數(shù)庫，其中還提到了“即時全局光照”。

光照是游戲提升真實度非常重要的元素，在當(dāng)代主機(jī)的發(fā)展過程中，光照技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。如何讓光照變得動態(tài)，隨著你的行為而改變，是非常重要的課題。目前大多數(shù)游戲處理光照和陰影的方式是：這有個光源，這里是這個光源產(chǎn)生的陰影。而這種方式忽略了反射和其它很多因素。比如游戲中的鏡子對光照等級毫無影響，這就是個很不合理的設(shè)定。下面就是一個場景有全局光照和沒有全局光照的對比：

圖3：這個場景沒有使用全局光照，畫面中不同的物體只受光源影響，它們不會做出對光照做出反射。

圖4：這個場景使用了全局光照技術(shù)渲染。物體表面表現(xiàn)了反射的效果。顏色也會從一個表面反射到另一個表面。這是交互反射的效果，稱為顏色擴(kuò)散。另一個有趣的效果就是光通過球形透明體后在墻面上產(chǎn)生了一個焦點，這與真實生活中的效果非常相近。

相信次時代主機(jī)會為我們帶來更多視覺上的盛宴，讓我們共同拭目以待。