如果關注圖形市場，就會注意到，光線追蹤在業界已經引起了很大的騷動。該技術是三維場景中渲染光線的新範例，為遊戲玩家和開發人員提供了諸多好處。

對玩家來說，它在遊戲中所實現的光線效果更自然、更貼近真實世界，因此能為玩家們帶來更佳的真實感和沉浸感，這是創建真正逼真遊戲的關鍵，而對開發人員來說，它則是提供了一種更簡單、更高效的照明方式。這是因為反射和陰影等效果（使用傳統柵格化難以模擬）在使用光線追蹤演算法時，可以更自然地顯示。

圖一 : 光線追蹤的顯示效果，(上)連貫式：完美表面；(下)發散式：真實素材。

雖然將光線追蹤稱為新事物，其實從三維圖形概念來看，光線追蹤可以追溯到1968年，其後相關概念逐步發展。由於近幾年圖像即時渲染所需的運算複雜性提高，光線追蹤的熱度又再次的被關注。

目前，針對Windows系統桌面級PC的第二代光線追蹤顯卡剛上市，實現了首次支援光線追蹤效果的4K顯示，同時下一代遊戲機也可望具備光線追蹤功能。

光線追蹤引發如此大的轟動，甚至現今的遊戲主機也開始跟著動了起來，例如，經典遊戲《荒島求生》正重新製作中以運用光線追蹤效果，使其即使在沒有光線追蹤特定硬體支援的較舊型顯示卡和遊戲主機上也可以運行。

光線追蹤等級系統功能及效率

儘管越來越多硬體開始支援光線追蹤，但許多人並沒有意識到，市場上具備光線追蹤功能的硬體並非全然相同。Imagination Technologies投入光線追蹤領域多年，並早於2016年便發表一個開發板，其工作硬體比目前市場上的解決方案更為複雜。

為了幫助業界瞭解各種解決方案之間的差異，Imaginantion創建了光線追蹤等級系統（Ray Tracing Levels System），可針對一系列架構—不僅是自家的PowerVR Ray Tracing，更對光線追蹤加速的先進功能進行等級鑑別，每提升一個等級，就表示可提供更高的性能和更佳的硬體使用率。光線追蹤等級系統區分成0~5級，其中包括：

‧ 等級0：傳統解決方案

‧ 等級1：傳統GPU上的軟體

‧ 等級2：硬體中的光線/方框和光線/三角形測試器

‧ 等級3：硬體中的邊界體積層次結構（Bounding Volume Hierarchy；BVH）處理功能

‧ 等級4：硬體中的BVH處理和一致性排序功能

‧ 等級5：硬體中具備場景層次產生器（Scene Hierarchy Generation；SHG）的一致性BVH處理功能

從0級到5級，隨著等級的提升，光線追蹤功能更著重效率。不過，市場上有些產品並非都是以效率為基礎。例如，近期發表具備第二代光線追蹤功能的桌面級PC，只是簡單透過提供更多光線追蹤處理單元以提高性能，而這需要更大的矽面積和更高的功耗。然而對於像行動裝置這類需考慮電源限制的產品來說，這樣的方案雖簡單，但並非有效的選擇。

圖二 : 在等級4光線追蹤硬體上，可以每秒60幀的速率產成逼真的動態陰影圖像。

在遊戲主機上，我們可以看到光線追蹤使用效果的有限展示，這是因為硬體無法高效處理許多複雜效果。例如，在首發遊戲的展示中，看到一個物體投射到地板上的反射光。但是，一旦該物體被銷毀，反射就會瞬間消失。這是因為無法足夠快地更新場景幾何體，而這需要硬體級的場景層次結構產生器，即對應上述的等級5解決方案。

同樣地，在一些早期遊戲當中，可以看到單一反彈反射和低解析度反射的畫面，因為如果沒有硬體級一致性排序的BVH處理（對應等級4解決方案），這些效果的計算代價過高或是執行效率過低。

理解光線追蹤體系結構非常重要，而目前市場上對於光線追蹤性能的行銷宣傳越來越強調性能指標。剛開始，每秒10億光線的宣傳點或許會令人印象深刻，但實際上卻有些蒼白無力。因為這其中會出現因GPU處理資源使用率低而導致的低效，或是由於記憶體存取模式不一致而導致的記憶體存取受限。

關於光線追蹤等級系統，期待SoC設計人員能讓此種為遊戲帶來變革的技術可將低效率、高功耗的硬體轉變為面積和功耗均更優的裝置，進而使手遊玩家享受到令人難以置信、逼真的遊戲效果，獲得更佳的沉浸式體驗。