光线云|国产云原生实时渲染引擎,端云协同助推企业降本增效

数央网 2022-11-07 10:12:59 数字经济

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当交互从二维走向三维,越来越多的用户加入虚拟世界中,如何让虚拟世界的体验更逼真,光线云提出了自研的端云协同渲染解决方案。

引言:

过去几年来,对于“虚拟世界的沉浸式体验是人类的又一次技术革命”这样的论断不绝于耳,工信部于2018年12月印发《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》,提出发展端云协同的虚拟现实网络分发和应用服务聚合平台。


当交互从二维走向三维,越来越多的用户加入虚拟世界中,如何让虚拟世界的体验更逼真,光线云提出了自研的端云协同渲染解决方案。那么云原生实时渲染引擎难在哪里,本文将和大家分享光线云在前期需要攻克的4重难关,以及新架构的渲染引擎如何助力企业降本提效。


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第一重关:引擎架构是沿着原有的技术路径走,还是选择一条从未有人涉足的道路?


交互升维的背景下,有个不可避免的问题--算力的指数型增长,传统的纯“端”渲染和纯“云”渲染的方式对用户的设备性能、网络带宽要求极高,并且使用一方资源时势必会造成另一方的资源闲置,造成了极大的浪费。


目前的两种架构各有优势和劣势,光线云的技术团队结合在浙江大学CAD&CG国家重点实验室的研究成果得出结论:端云协同是目前更优的解决方案。


当然也是最难的方案,只经过理论上的验证是不够的,产品化地打通端云协同需要付出巨大的人力及时间成本,且目前市面上并没有成熟的路径可借鉴。


经过短暂的讨论之后,考虑到未来的长远发展,团队决定走一条从未有人涉足的技术道路--做一款端云协同架构的渲染引擎。


在一次技术交流过程中,某厂商针对自己的业务场景提出了需求:


专业的用户可以花钱配置一台高性能设备去进行3D渲染操作(如XR设备、电脑、手机等),初期的高成本带来的是极低的网络延迟以及震撼的视听体验。


这是目前最好的解决方案,但并不是所有的用户都有如此高的付费能力,如果想获得用户增量,让用户用低端设备依然支持渲染成了公司的一大难题。


目前各大厂商在尝试使用的是“云渲染”方案,众所周知,成本不会消失,只会转移。如果这部分成本不让用户承担,那么只能由公司自己承担。


厂商对如此高昂的“云渲染”成本也是十分苦恼,而端云协同恰好就能满足这一降本提效的需求,在经过市场的需求验证后,端云协同自此成为光线云最核心架构,并且在后续的产品研发中,发挥了其强悍的架构优势。


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第二重关:串流方案or云原生方案,如何定义云渲染?


上面说到的云渲染对于硬件端的要求仅仅是需要一台展示屏幕,所有的渲染均在云端完成,用户可以以极低的成本加入场景中。


“云渲染”看上去是非常完美的方案,不过有个问题让公司在实施中犯难,那就是云服务串流方案的不稳定性。传统云渲染只是将纯“端”渲染的架构搬到了云上,然后通过视频流的方案将画面传回终端,这样做的结果就是用户的体验并不好,网络延迟和卡顿问题频频发生,若连稳定都无法保证,用户粘性更是无从谈起;


经过几轮讨论,光线云提出的解法是从头再来,云原生,让渲染应用完全适应于云服务。


这样做的好处是,基于云原生引擎的能力,光线云可以快速为用户提供SaaS化的微服务,既可赋能行业又可服务开发者,比如3D资产协同工具、实时光追工具、Shader简化工具等等。


通过一系列能够提升3D内容创作效率的小工具,切入用户的工作流,培养国内的用户习惯,这是一个长期的过程,这条路国外的厂商已经走了十几年,但所有的万事俱备,都不如自己亲力亲为。


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第三重关:网络不稳定造成的云侧算力实时波动,如何实时快速响应?


无可否认,云渲染拥有许多优点,但它同样存在波动性强的问题:比如偶尔的服务器总会遭遇宕机,或者网络线路因某种原因中断。


这些偶然因素都会导致云渲染服务无法正常提供。完全依赖云渲染的用户此时会茫然不知所措,而传统的本机渲染模式此时可以派上用场了。


针对云服务实时变动的情况,如何实时快速响应并进行算力调配呢?


有种解决方案是端云分别分配固定比例的渲染任务,这样的方式后台不需要过多干预,也无需更多的开发,但当用户的端侧算力充足时,就极大地浪费了用户的硬件资源,最终光线云选择的解决方案是:在两项服务中间建立一个指挥站,通过实时的计算,及时快速地调整端云渲染任务的分配,做到资源利用最大化且用户无感。


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第四重关:前期铺路完成后,引擎如何拥有极致的渲染效果?


如果只是架构的难,那么改掉架构是不是就一劳永逸了?


当然不是,上述说的只是创新的部分,渲染能力才是引擎的核心,最终的渲染效果才是评价一个引擎是否优秀的关键指标。


而之所以不把这部分内容放在前面讲,是因为光线云可谓是渲染效果的“基建狂魔”,虽然才成立一年,但团队在图形学的研究上已经有了二十余年的积累。


光线云创始团队是来自浙江大学CAD&CG国家重点实验室的教授与学者。


团队手握二十余篇图形学顶刊论文,拥有多项图形学国内/国际专利,并参与过国家级项目研发,团队成员八仙过海,各显神通,让RAYSENGINE的渲染能力快速提升。


引擎不仅可支持电影级的渲染效果,还能支持超大场景的渲染,赋能智慧城市的建设。


以一项光线追踪的技术为例,此前在国际上,仅有国外头部公司生产的GPU支持光线追踪,如果中国要造“芯”,这项技术是绕不过的一项难题。


光线云自研的光线追踪在与头部芯片厂商合作时,就已经成功支持了基于手机平台的GPU实时光追,这是芯片进程上的一大突破,目前,光线云正在积极推进更深度的合作,为中国“芯”助力。


结语:

国产、云原生、实时渲染,这些轻飘飘的形容后面,是繁重的工作量与艰难的创新过程。现在,“元宇宙”或许离我们已经越来越进了,随着不同产品、服务和能力集成和融合在一起,元宇宙将慢慢揭开它的面纱。


光线云渲染引擎RAYSENGINE作为“元宇宙”的基础设施,将不断为智慧城市、游戏、社交、AR/VR以及数字孪生等领域赋能,助力虚拟世界照进现实。

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