次世代主机的未来 PS4或采用GPGPU通用图形处理器_3DM单机

PS4或许在明年就会正式登场。索尼伦敦方面发布了一份工作列表，其中包含了一个名为首席系统工程师的工作，主要负责“作为业内专家，在系统层面上负责PS平台的开发”，包括“最新硬件的底层开发与研究。”，基本上这份工作就是为PS4所准备的。

这份工作有一个要求是：“具有GPGPU程序开发经验”。之前索尼北美研究与开发组的一份招聘列表上也提到了这个东西，那么到底什么是“GPGPU”？

GPGPU就是通用图形处理单元。这并不是什么新鲜东西了，它在2006年被提出，到现在已经逐渐发展为一种主流技术。Wii U也使用了相关的技术，只不过硬件指标稍弱一些。所谓GPGPU就是一个能够帮助CPU进行运算的图形处理单元（GPU）。打个比方：如果你想在一本书中找到一个词，并把这个任务交给CPU，它就会从第一页开始，一直翻完整本书，因为它是一个串行处理器。它很快，但由于需要按照顺序运算，所以需要话费一定的时间。GPU则是平行处理器，它会把书拆开成一千页，同时进行阅读。虽然阅读每个单词的速度会变慢，但总体所需时间还是要小于CPU，因为所有的单词都是同时阅读的。

图1：CPU多核处理 GPU千核处理

GPGPU在游戏中的效果要取决于芯片本身。高运算能力的GPU可以大幅提高游戏的性能。它还能避免从CPU向GPU传输数据的时间瓶颈，同时也能让游戏AI和物理效果更加完善。

AMD在今夏的Fusion 12开发者大会上也做出了相关的展示，内容全部是关于粒子效果，液体模拟以及破坏效果。多项系统结构（HSA）就是GPGPU的最新应用，AMD认为HSA可以在GPU上模拟物理效果的同时得到结果。这也就意味着可以在短时间内处理更多的物体，并保持更高的真实度。游戏读取时间会随之急剧缩短。同时，像几千名士兵进军这种场面也可以更加快速的生成。

总的来说，开发者们可以很好的利用整个系统的全部资源，而不是像PS3的Cell芯片那样，空有强大的能力，却难以发挥出来。

首席系统工程师的工作还提到了“DX11和着色器计算的经验”，暗指会支持DX11，或是类似的东西。现已关闭的索尼工作室Zipper Interactive曾进行过一个次时代的项目开发，其中的角色创造就涉及到了DX11的曲面细分等技术。

曲面细分是DX11的重大特性之一，Nvidia对曲面细分做出的总结是：曲面细分是一种更加优越的多边形拆分方式。例如，沿着一个方形的对角线剪开，你就将它细分为两个三角形，这本身不会为游戏增加什么真实度，因为一个方形是渲染成两个三角形还是两千个三角形并不重要，但当新的三角形会被用来描绘新的信息的时候，它就会显著提升游戏的真实性了。

曲面细分可以为我们带来完美的凹凸贴图，更流畅的角色，无缝的，可缩放的细节等。Wii U虽然有可能使用DX11的特性，但还没得到确定。下一代Xbox则毫无疑问的会支持DX11，因为所谓Xbox就是DirectXbox。上两代主机也都分别使用了当时最主流的DX接口。这也就是为什么我们如此关心索尼是否会支持类似功能的接口。因为它一定要拿出些东西来与其它两大主机竞争才行。

前Bethesda（上古卷轴开发商）的招聘广告也涉及到了下一代主机的开发，并明确的要求了要对最新的DX11应用程序接口有所了解。

从索尼伦敦工作室的招聘中我们还能看出他们正在为PS4建造图形函数库，其中还提到了“即时全局光照”。

光照是游戏提升真实度非常重要的元素，在当代主机的发展过程中，光照技术已经有了很大的进步。如何让光照变得动态，随着你的行为而改变，是非常重要的课题。目前大多数游戏处理光照和阴影的方式是：这有个光源，这里是这个光源产生的阴影。而这种方式忽略了反射和其它很多因素。比如游戏中的镜子对光照等级毫无影响，这就是个很不合理的设定。下面就是一个场景有全局光照和没有全局光照的对比：

图3：这个场景没有使用全局光照，画面中不同的物体只受光源影响，它们不会做出对光照做出反射。

图4：这个场景使用了全局光照技术渲染。物体表面表现了反射的效果。颜色也会从一个表面反射到另一个表面。这是交互反射的效果，称为颜色扩散。另一个有趣的效果就是光通过球形透明体后在墙面上产生了一个焦点，这与真实生活中的效果非常相近。

相信次时代主机会为我们带来更多视觉上的盛宴，让我们共同拭目以待。