勇闖難關(guān)，光線云助力虛擬世界照進(jìn)現(xiàn)實(shí)國產(chǎn)云原生實(shí)時渲染引擎，端云協(xié)同助推企業(yè)降本增效

文｜梁欣怡

近年來，諸如“虛擬世界的沉浸式體驗(yàn)是人類的又一次技術(shù)革命”的論斷不絕于耳。當(dāng)交互從二維走向三維，越來越多的用戶加入虛擬世界中，如何讓虛擬世界的體驗(yàn)更逼真，成為虛擬現(xiàn)實(shí)科技企業(yè)高度關(guān)注的問題。同時，工信部于2018年12月印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出發(fā)展端云協(xié)同的虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和應(yīng)用服務(wù)聚合平臺。光線云（杭州）科技有限公司（以下簡稱“光線云”）作為云原生渲染引擎RAYSENGINE的開發(fā)商，經(jīng)過多年的科研和積累，闖過四重難關(guān)，提出了自研的端云協(xié)同渲染解決方案，通過新架構(gòu)下實(shí)時渲染引擎來助力企業(yè)降本提效。

第一重難關(guān)：引擎架構(gòu)是沿著原有的技術(shù)路徑走，還是選擇一條從未有人涉足的道路？

交互升維的背景下，算力的指數(shù)型增長成為不可避免的問題。傳統(tǒng)的純“端”渲染和純“云”渲染的方式各有優(yōu)劣，對用戶的設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)帶寬要求極高；并且使用一方資源時，勢必會使得另一方資源閑置，造成極大的浪費(fèi)。

光線云的技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合在浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究成果得出結(jié)論：端云協(xié)同是目前更優(yōu)的解決方案。但產(chǎn)品化地打通端云協(xié)同需要付出巨大的人力和時間成本，且目前市面上并沒有成熟的路徑可借鑒。考慮到未來的長遠(yuǎn)發(fā)展，團(tuán)隊(duì)選擇堅(jiān)持走一條從未有人涉足的技術(shù)道路——做一款端云協(xié)同架構(gòu)的渲染引擎。

在與客戶溝通交流的過程中，光線云找到了突破口：由于初期的高成本帶來的是極低的網(wǎng)絡(luò)延遲以及震撼的視聽體驗(yàn)，專業(yè)用戶在購置高性能設(shè)備用以進(jìn)行3D渲染操作（如XR設(shè)備、電腦、手機(jī)等）的意愿較為強(qiáng)烈；而針對低付費(fèi)能力群體，廠商可使用“云渲染”方案加以替代。基于不同群體的實(shí)際需要，端云協(xié)同嘗試在兩者間尋求平衡點(diǎn)，以形成一套較為通用的解決方案。經(jīng)過市場的需求驗(yàn)證后，端云協(xié)同不出意外地成為光線云最核心架構(gòu)，并且在后續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)中發(fā)揮了強(qiáng)悍的架構(gòu)優(yōu)勢。

光線云端云協(xié)同渲染效果展示

光線云端云協(xié)同渲染效果展示

第二重難關(guān)：串流方案或是云原生方案，如何定義云渲染？

“云渲染”對于硬件端的要求僅需一臺展示屏幕，所有的渲染均在云端完成，用戶可以極低的成本加入場景，但存在云服務(wù)串流方案不穩(wěn)定性的弊端。傳統(tǒng)云渲染只是將純“端”渲染的架構(gòu)搬到了云上，然后通過視頻流的方案將畫面?zhèn)骰亟K端。由于網(wǎng)絡(luò)延遲與卡頓問題時有發(fā)生，難以保證用戶體驗(yàn)，也無從增加用戶黏性。

光線云團(tuán)隊(duì)決定采用“云原生”方案，讓渲染應(yīng)用完全適應(yīng)于云服務(wù)。基于云原生引擎的能力，光線云可快速為用戶提供SaaS化的微服務(wù)，既可賦能行業(yè)又可服務(wù)開發(fā)者，比如3D資產(chǎn)協(xié)同工具、實(shí)時光追工具、Shader簡化工具等。通過一系列能夠提升3D內(nèi)容創(chuàng)作效率的小工具，切入用戶的工作流，培養(yǎng)國內(nèi)的用戶習(xí)慣。

第三重難關(guān)：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定造成的云側(cè)算力實(shí)時波動，如何實(shí)時快速響應(yīng)？

在服務(wù)器遭遇宕機(jī)，或者網(wǎng)絡(luò)線路因某種原因中斷等特殊情況下，如何實(shí)時快速響應(yīng)并進(jìn)行算力調(diào)配也是光線云重視的問題之一。

若云渲染服務(wù)無法正常提供，傳統(tǒng)的本機(jī)渲染模式就可以派上用場。如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的快速切換，光線云有自己的思考：簡單的解決方案是端云各自分配固定比例的渲染任務(wù)，后臺不需要過多干預(yù)，也無需更多的開發(fā)，但當(dāng)用戶的端側(cè)算力充足時，就極大地浪費(fèi)了用戶的硬件資源。光線云采用在兩項(xiàng)服務(wù)中間建立一個指揮站的方式，通過實(shí)時的計(jì)算，及時快速地調(diào)整端云渲染任務(wù)的分配，在保障用戶體驗(yàn)感的同時實(shí)現(xiàn)了資源利用最大化。

光線云端云協(xié)同渲染效果展示

第四重難關(guān)：前期鋪路完成后，引擎如何擁有極致的渲染效果？

以上架構(gòu)的搭建是端云協(xié)同的基礎(chǔ)，渲染能力才是引擎的核心，渲染效果則是評價一個引擎是否優(yōu)秀的關(guān)鍵指標(biāo)。盡管光線云成立只有一年，但創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在圖形學(xué)的研究上已經(jīng)有了二十余年的積累。光線云團(tuán)隊(duì)由來自浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的教授與學(xué)者組成，已發(fā)表二十余篇圖形學(xué)頂刊論文，擁有多項(xiàng)圖形學(xué)國內(nèi)/國際專利，并參與過國家級項(xiàng)目研發(fā)。

以光線追蹤技術(shù)為例，此前僅有國外頭部公司生產(chǎn)的GPU支持光線追蹤。國內(nèi)企業(yè)要造“芯”，這項(xiàng)技術(shù)是繞不過的一項(xiàng)難題。光線云自研的光線追蹤在與頭部芯片廠商合作時，成功支持了基于手機(jī)平臺的GPU實(shí)時光追，實(shí)現(xiàn)芯片進(jìn)程上的一大突破。目前，光線云正在積極推進(jìn)更深度的合作，為中國“芯”助力。

國產(chǎn)、云原生、實(shí)時渲染這些簡單的關(guān)鍵詞，背后卻包含著繁重的工作量與艱難的創(chuàng)新過程。未來，隨著不同產(chǎn)品、服務(wù)和能力集成融合在一起，“元宇宙”將慢慢揭開它的面紗。光線云渲染引擎RAYSENGINE作為“元宇宙”的基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可支持電影級的渲染效果，還能支持超大場景的渲染，賦能智慧城市的建設(shè)，將不斷為智慧城市、游戲、社交、AR/VR以及數(shù)字孿生等領(lǐng)域賦能，助力虛擬世界照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

光線云端云協(xié)同渲染效果展示