Como uma das primeiras empresas do setor a fornecer uma solução de ray tracing de código aberto, a OPPO tem vindo a trabalhar com a Qualcomm Technologies, Inc. no ray tracing acelerado por hardware em tempo real. Juntamente com o processador Snapdragon 8 Gen 2 da Qualcomm Technologies, Inc que foi lançado durante a Snapdragon Tech Summit deste ano e suporta esse recurso. A OPPO consegue finalmente proporcionar gráficos de jogo mais realistas através da experiência de ray tracing para dispositivos moveis assente no hardware.
Esses desafios não impediram alguns pioneiros de avançarem. Nos últimos anos, a ascensão da tecnologia de ray tracing revolucionou os jogos para PCs e consolas, oferecendo gráficos mais imersivos aos jogadores. No entanto, replicar essa técnica e modelo de transporte de luz em dispositivos móveis continua a ser uma missão impossível. Por outras palavras, a tecnologia de ray tracing consiste na simulação da propagação, reflexão, refração e outros efeitos óticos para recriar efeitos de luz e sombra de acordo com as leis da física. O que requer muita capacidade de computação e hardware de ponta.
Ao contrário dos PCs e consolas, os dispositivos móveis foram desenvolvidos para serem compactos, portanto, a capacidade de processamento gráfico é limitada. Adicionalmente, o ray tracing consome, por norma, uma grande quantidade de energia. Além das limitações em termos de hardware, o ray tracing é relativamente novo em dispositivos móveis e, por conseguinte, o desenvolvimento e as aplicações não estão num estágio tão avançado como acontece para PCs e consolas. O software de criação de jogos e as ferramentas de programação não são otimizados para dispositivos móveis e a indústria ainda não chegou a um consenso em matéria de aplicações de ray tracing para este tipo de dispositivos.
Não apenas cenas pré-gravadas. A OPPO trouxe, de facto, o ray tracing para os dispositivos móveis
Para simular um verdadeiro jogo 3A num dispositivo móvel, a OPPO concebeu um cenário de um jogo FPS (first-person shooter) com um atirador denominado “Camp Guard” com mais de 2.000 modelos físicos, 800.000 triângulos e cerca de 100 texturas.
A OPPO e a Qualcomm Technologies trabalharam em conjunto nos testes de driver, otimização de shader e desenvolvimento de ferramentas de compilação ao longo da cena do jogo. As tecnologias OPPO e Qualcomm otimizaram os drivers do PhysRay Engine 2.0, para que o novo processador Snapdragon possa renderizar facilmente diferentes efeitos de ray tracing e texturas. A OPPO suporta ainda a tecnologia de sombreamento de taxa variável (VRS) da Qualcomm Technologies, garantindo assim que o PhysRay Engine 2.0 corre perfeitamente no Snapdragon 8 Gen 2. E melhora, assim, substancialmente os gráficos, ao mesmo tempo que resolve o problema de consumo de energia.
Como resultado, o “Camp Guard” corre sem problemas a 720p 60fps durante meia hora num dispositivo a uma temperatura ambiente alimentado pelo processador premium Snapdragon 8 Gen 2. As luzes e sombras dos personagens e objetos no jogo reagem de forma realista consoante o movimento do modelo e o ângulo da câmara do jogador.
Graças aos esforços da OPPO e da Qualcomm Technologies, o ray tracing para dispositivos móveis evoluiu de simulação de software e cenas pré-gravadas para gráficos interativos.
Os detalhes realistas possibilitados pelo ray tracing para dispositivos móveis são incríveis
Na demonstração ao vivo, quando um soldado camuflado está posicionado frente a um petroleiro, a sua sombra pode ser projetada no petroleiro e com animação, de acordo com os seus movimentos em tempo real. Com a Sombra Ray Traced e o Alphatest da OPPO, a sombra de uma palmeira no petroleiro passa a ser mais do que uma mera forma geométrica escura copiada, colada e com contornos irregulares. E o gradiente e a forma mudam de acordo com o ângulo do vento e da câmara.
Além dos objetos no ecrã, as cenas que não estão na câmara também podem ser reproduzidas e projetadas na poça de água no chão. Uma vez que o PhysRay Engine da OPPO suporta todas as texturas de uma Renderização de Base Física (PBR), até mesmo superfícies com menor reflexão de luz, como é o caso das balas, podem interagir com as luzes, tornando os gráficos ainda mais realistas.
Adicionalmente, as tarefas mais difíceis de ray tracing envolvem precisamente a água. Na demonstração ao vivo, a leve ondulação na piscina é mais realista, tal como a luz solar reflete a ondulação e as marcas dessa ondulação no fundo da piscina, tornando a água mais transparente.
Esses efeitos visuais impressionantes são possibilitados pela exploração incansável das potencialidades tecnológicas do ray tracing em dispositivos móveis da OPPO.
O PhysRay torna o ray tracing em dispositivos móveis mais acessível e eficiente para os programadores
Na sua qualidade de fabricante de hardware, a OPPO estava bem ciente do significado do ray tracing e começou a recolher informações junto de criadores, programadores e plataformas de desenvolvimento de jogos em 2020. Em seguida, a OPPO começou a trabalhar numa das primeiras soluções de ray tracing de código aberto da indústria para dispositivos móveis – o “PhysRay Engine”, mesmo antes de qualquer outro tipo de hardware conseguir suportar o ray tracing em dispositivos móveis.
Com a melhoria contínua da capacidade de computação, a OPPO tomou a iniciativa de contactar os fabricantes de chips para trabalharem conjuntamente na criação de novas soluções de hardware e software com vista ao ray tracing para dispositivos móveis em 2021. Otimizando constantemente o desempenho do PhysRay Engine em plataformas de hardware, adicionando novos recursos com base na procura do mercado e acrescentando toda uma série de texturas.
Durante o SIGGRAPH deste ano, a OPPO disponibilizou o PhysRay Engine 1.0 para modificação e redistribuição aos seus programadores globais. A OPPO lançou também o PhysRay Engine 2.0, que integra recursos avançados de ray tracing, incluindo efeitos de ray tracing exclusivos da OPPO, pipeline de renderização global e rastreamento completo de caminho offline.
A OPPO estabeleceu ainda uma parceria estratégica com a Unity, gigante de jogos 3D em tempo real, durante a China International Import Expo. A OPPO já integrou a sua solução de ray tracing no motor de jogos da Unity, fornecendo gráficos de jogos imersivos para os utilizadores ao mesmo tempo que disponibiliza cenários de desenvolvimento de alta eficiência para os programadores.
O PhysRay Engine agora é uma solução de ray tracing para dispositivos móveis para programadores e criadores de jogos com as suas características Aberta, Conveniente, Adaptável e Equilibrada.
- Aberta: O PhysRay Engine da OPPO é uma solução totalmente aberta de ray tracing para os seus programadores e criadores globais.
- Conveniente: PhysRay Engine suporta a renderização híbrida de ray tracing e rasterização. Os programadores de jogos podem adicionar o pipeline de ray tracing móvel da OPPO diretamente sem necessidade de fazerem alterações drásticas no pipeline de renderização tradicional.
- Adaptável: O PhysRay Engine não só é capaz de ajustar dinamicamente a complexidade e a eficiência do algoritmo de ray tracing de acordo com diferentes cenários, como adota também uma porta (entrada) padrão. É integrado com inteligência artificial e suporta sensores físicos, de modo a suportar ray tracing de caminho completo e outros efeitos no futuro. Os programadores podem utilizar a tecnologia de ray tracing em dispositivos móveis sem restrições e produzir resultados mais exclusivos e surpreendentes.
- Equilibrada: A colaboração da OPPO com a Qualcomm Technologies tornou o PhysRay Engine mais equilibrado em termos de desempenho e consumo de energia. Com base no Snapdragon 8 Gen 2, o PhysRay Engine da OPPO aumentou cinco vezes a sua eficiência da renderização de ray tracing, reduziu a carga de processamento para um décimo e permite todas as texturas PBR.
Este é apenas o início da era do ray tracing para dispositivos móveis
O objetivo final do ray tracing para dispositivos móveis é mais do que uma mera melhoria dos gráficos dos jogos. A tecnologia de ray tracing para dispositivos móveis também pode ser aplicada ao áudio, condução autónoma e permite que mais pessoas criem conteúdo de realidade virtual a um custo menor. Os programadores deixam de ter de passar horas a recriar sombras, podendo ativar, em vez disso, o ray tracing para adicionar efeitos de iluminação realistas às suas cenas virtuais.
A física realista e em tempo real do ray tracing para dispositivos móveis abre novas possibilidades para um melhor mecanismo e aplicações de jogos. Veja-se o caso de um jogo FPS em dispositivos móveis, no qual, com o ray tracing, os jogadores não só são capazes de detetar a localização dos seus inimigos no mini mapa como também através do seu reflexo em certos objetos. O jogo torna-se mais imersivo e emocionante. As câmaras e radares de backup do veículo deixam de ter ângulos mortos e, em vez disso, com a monitorização do reflexo em tempo real, os condutores podem detetar tudo ao redor da sua viatura e evitar colisões e riscos.
E, se fossemos aplicar uma escala, podíamos dizer que o ray tracing para dispositivos móveis só avançou de zero para um até agora. Para avançarmos ainda mais seria necessário o apoio de mais parceiros ou mesmo de toda a indústria de dispositivos móvel. Como membro desta indústria, a OPPO continuará a pesquisar e desenvolver tecnologia de ray tracing para estes dispositivos na esperança de integrar o ray tracing para dispositivos móveis no ColorOS e disponibilizá-lo aos programadores em todo o mundo. A OPPO pretende encontrar mais parceiros e programadores com ideias semelhantes de todo o mundo para estimular o desenvolvimento desta tecnologia e explorar a nova era do ray tracing para dispositivos móveis.
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