Vulkan和PowerVR Series8XE的作用及在生活中的用途

在今年初举办的GDC 2018大会上，我们推出了最新的图形技术演示Demo，重点介绍了PowerVR Series8XE系列GPU。尽管PowerVR Series8XE系列GPU高度集成尺寸小巧的设计，但从项目之初我们就准备展示其强大功能，这一系列集成丰富的内核，比如PowerVR GE8300（4pixels/clock，64 FLOPS/clock）和PowerVR GE8100（1pixel/clock，32FLOPS/clock）。这对于那些成本敏感的市场具有非常大的吸引力，因为在这些领域传统上普遍认为不可能执行高端模拟和效果，然而有了Vulkan和我们Rogue架构的结合我们才能够颠覆一成不变的传统。市场上采用这一系列内核的设备包括Acer Iconia One 10、Lenovo Tab7 Essential平板电脑、HTC Desire 12和华为Honor Play 7智能手机，自动驾驶领域包括瑞萨 R-Car D3系统等。

Rogue Swarm demo虽然很小但是非常的重要，它很好的展示了这些小型化集成了Vulkan®1.1标准的GPU能实现的一系列功能，精彩的场景包括高能量的太空船在小行星带高速飞行，领先的大飞船被一群较小的敌舰追赶，它们甚至发射激光来阻止领先的大飞船逃走，整个Demo都是动态的，比如小行星、追逐的飞船以及激光等，每个场景都略有不同。

展示Vulkan的功能

这个demo从图形技术到计算性能都充分利用了Vulkan。追逐领先飞船的舰队都是模拟场景的一部分，这其中包括主要的飞船、小行星和激光束。这个模拟场景采用的是集群算法，不仅能够让飞船成群结队的飞行，而且还能模拟它们进行激光射击，避免彼此发生碰撞以及躲避小行星。

所有这些元素都是GPU上高速复杂的Vulkan着色器计算出来的，在Vulkan中它用作每帧执行命令的缓冲区，并更新模拟场景中各种元素的位置。命令缓冲区不会逐帧的发生更改，因此能够充分利用Vulkan预先记录在缓冲区内的命令，并根据更新后的输入变量一遍又一遍的执行。在之前这种模拟场景不得不在CPU上运行，而且仅限于高端平台。借助Vulkan现在可以在GPU上以极高的效率运行这些高级的仿真场景，从而可以提高应用程序的性能并降低CPU的开销，这无疑显现出一定的优势。

在场景渲染方面，当GPU更新模拟场景后就会开始渲染每帧场景中的各种元素，飞船的网格数据只会被提交一次，实例化渲染特性会根据场景的需要创建尽可能多的飞行敌舰，材质都根据大小进行了优化，并且使用PVRTC工具进行了压缩，从而保证应用程序的带宽要求尽可能的低。比如我们内部艺术团队设计的深度空间背景，它实际上是一个令人难以置信的高质量的立方体贴图材质。

说到艺术，我们认为这是使得这个demo如此引人注目的一个重要因素，我们团队设计的飞船、行星和背景不仅采用了先进的图形技术同时也结合了艺术特色。这有力的证明了即使小型的GPU也能够运行一些视觉上令人印象深刻的应用。

开发

我们开发采用的具体设备是Acer Iconia One 10 FHD，它是一款非常小型的平板电脑，集成了PowerVR GE8300 GPU，尺寸是10.1英寸以及1920 x 1200分辨率的显示屏。

在开发早期阶段，我们充分利用了Imagination SDK，从而在很短的时间内让测试程序在设备上运行。SDK包括OpenGL ES和Vulkan示例应用程序，我们充分利用了Vulkan-Compute粒子模拟，而且将其作为代码库。

最初我们专注于在Vulkan计算着色器中创建集群算法，并将数据传递给渲染管道，这种方法的一大好处就是模拟场景在整个渲染过程中都保留在GPU内存中，从而进一步降低了带宽，使得这种方法成为那些成本敏感应用的理想选择。

借助这些工作我们能够专注于调整计算性能和分片着色器的性能，我们的SDK ShaderEditor工具可以用于脱机状态下的分析，PVRTune工具可以用来进行设备性能指标检测和分析。这些工具非常的有用，PVRTune还能够在非root用户设备上工作，这与其他供应商提供的类似工具不同，使得其成为在真实平台上开发应用制造商的理想选择。

随着大部分功能特性的实现，我们的艺术团队才能够设计出令人惊叹的场景，使得我们的demo能够脱颖而出。高分辨率的行星、小行星材质和网格都是我们内部团队创建的，并且借助SDK PVRTexTool工具进行了压缩处理，这款工具能够帮助移动开发人员轻松的完成材质压缩操作，支持各种格式，当然也包括我们的PVRTC。

我们对于最终的demo效果感到非常的自豪，而且我们收到了来自GDC 18大会上开发人员大量的反馈。现在我们已经可以在PowerVR GE8100平台上运行这款应用，支持的设备包括HTC Desire 12、华为Honor Play 7和Ulefone Armour X等。这个demo在这些设备上运行的很好，具有非常高的帧率且非常的流畅。现在我们在Series8XE的基础上推出了更加先进的PowerVR Series 9XE系列GPU。这些内核被我们的很多半导体制造商合作伙伴所采用，并将很快进入到消费电子产品中，结合对Vulkan的全面支持意味着像Rogue Swarm这样出色的应用会越来越多。