開發中的“軟”與“硬”：高畫質移動游戲開發之道

在今年的Unity亞洲開發者大會上，高通公司半導體事業部資深經理劉曉光從硬件芯片、引擎優化、OpenGL ES 3.0支持，以及開發工具等角度，分享了如何軟硬件雙管齊下，開發及優化出優秀的移動游戲。

高通公司半導體事業部資深經理劉曉光

高通深植無線領域已逾25年，一直引領無線領域的創新，到目前為止芯片出貨量已超過150億。高通僅2013年在R&D方面投入了50億美元，這在所有高科技公司中，每年50億美元的R&D投入是非常大的。劉曉光表示“到目前為止高通擁有超過84000多個合作伙伴，我們的市值也已經達到1280億美元。”

到現在為止高通覆蓋了市場中超過1350款終端，而且還有500款正在緊鑼密鼓地研發過程中。截止至目前，與已經有超過100個廠家采用高通處理器研制手機。

采用高通Snapdragon的平板電腦

高通和微軟進行了深度合作，在Windows Phone領域中，高通是最大的供貨商，100%的Windows Phone都是采用的高通處理器。同時，我們也是最先支持Windows Phone和Windows 8的芯片供應商。到目前為止，已經有超過50款Windows Phone和RT設備面世，將來還會有更多Windows Phone平臺設備會應用到高通處理器。

移動游戲與芯片

移動游戲這幾年的發展突飛猛進，其增長率甚至超過了整個游戲領域增長率。據Gartner分析報告顯示，從2013到2015年，移動游戲領域收入將會翻倍，實現從132億至220億美元的增長。而且將會有更多的游戲開發商和設備生產商被吸引至移動平臺上來。到底是什么使移動游戲如此流行？劉曉光認為真正原因還是用戶體驗。如果對比2010年狂野飆車的界面和2013年狂野飆車8的界面，渲染、背景，儼然是兩個時代的產品。

高通的處理器不僅僅是面向高端領域，從低端入門到高端的產品均有涉獵，從低到幾百元的智能手機，到最高端的智能手機，大多數用的都是高通驍龍芯片。高通驍龍芯片有四個特點，提供最完整的單芯片解決方案，有強大的圖形處理器，以及異步對稱多處理（aSMP）CPU架構，這是現在很多芯片所不具備的。

在CPU構架方面，高通在移動領域上是唯一支持異步對稱多處理架構的公司。留意一下關于手機芯片的新聞你會發現一個問題，有很多性能比較高的芯片進入市場，但是為什么在手機上很少見呢？那是因為高性能并不是全部，高性能和低功耗相結合才是剛需。異步處理器，在性能和功耗能效上具備最佳平衡，只有異步處理器，才能保證當手機忙的時候，讓所有的核都工作起來，讓手機性能達到最高，但是手機空閑的時候，不同的CPU可以單獨工作，讓功耗降至最低。

“在SoC嵌入式GPU領域，高通市場份額第一，占有32.3%的市場份額，Nvidia占1.4%，剩下的48家廠商則占66.3%”劉曉光表示，“GPU在移動領域發展非常迅速，甚至超過了整個PC領域。高通在短短幾年內，從最早的GPU的Adreno A200開始到現在最新的Adreno A420的處理器，將其整體性能提升了65倍。”

觀眾現場體驗采用高通技術的平板電腦

基于OpenGL ES 3.0進行優化

高通不僅支持從DX9.3到DX11.1版本，也是全球第一個支持OpenGL ES 2.0和OpenGL ES 3.0的芯片，并在GDC上宣布支持OpenGL ES 3.1。

以實例化幾何渲染（Instaced Geometry Rendering）為例，大家繪制比較復雜的圖形時，經常會遇到一些需要重復渲染的小元素，比如說天上的鳥，地上的螞蟻等類似場景，以前需要對它們逐一渲染，這會占用很多CPU資源，非常耗電。而現在繪制一個實例，GPU可以一次渲染多個類似對象，這讓游戲繪制流暢很多。

對于OpenGL ES 3.0的遮擋查詢（Occlusin Queries）方面。我們在移動設備做事情講的最多的就是提高效率，我們也想了很多方法來提高效率，比如說有景深的畫面，如果前面的元素遮擋了后面的元素，那么后面的元素是不需要渲染的。而這在以前開發過程中需要全部渲染出來，做了許多無用功。我們用遮擋查詢，可以讓繪圖效率達到最高，通過查詢簡單的查詢，可以判斷邊界是否被遮擋，比如在做鏡頭光暈效果時，可以查詢太陽是否可見，并且只渲染鏡頭光暈。

另外高通對陰影PCF做了很多優化，讓整個陰影更加的流暢，包括延遲著色和光照，對于幾何物體，在第一遍著色時就會被渲染，在第二遍著色時，只有在有光照的情況下才會最終被渲染成像素。可以說，OpenGL ES 3.0開啟了移動領域的延遲光照，這需要GPU支持多渲染目標和浮點紋理。“我們可以同時對多個目標進行渲染，我們的浮點紋理處理性能也非常高。”劉曉光表示。

很多開發者可能都有過這樣的體會，當你做紋理壓縮的時候，OpenGL ES 2.0就是個惡夢，直到3.0定義了紋理壓縮格式。“希望大家盡快遷移到3.0版本，因為OpenGL 2.0做游戲，要針對不同的GPU做不同的紋理壓縮包。不是讓應用體積增大，就是需要你在用的時候下載不同的擴展包。對于小白用戶來說，他不知道自己的手機是什么樣的，也不知道，這個游戲是不是為他所用的設備生產的，有那么多的下載資源，如果游戲下載到手機上，發現沒法玩的時候，受害最大的還是開發者，如果遷移到3.0上的話，這些問題就迎刃而解了。”

對GPU的歷史熟悉的朋友肯定知道，以前GPU曾有兩派，一種是可編程單元式頂點著色器和像素著色器用不同的單元做，另一種則是同一單元可以做頂點著色，也可以做像素著色。各有各的好處，到移動領域，最優解是同樣的處理單元可以做不同的工作。現在GPU畫圖時，如果頂點處理的任務和像素處理的任務，并沒有完全充分利用到現在的處理單元的話，有一部分單元是空閑的。在移動領域最不容忍的就是浪費效率和浪費能耗。

廣泛支持引擎中間件

高通跟很多游戲引擎中間件都有合作，包括包括游戲引擎Unity、Unreal、CryENGINE、Unigine，物理引擎Box2D、havok、Bullet，音頻引擎FMOD、SRS、Dolby、Wwise，以及高級渲染引擎Lighting Engine、Enlighten、ALG、Procedural Texturing，讓開發者無需接觸GPU開發，可以直接通過這些引擎達到GPU優化的目的。

高通針對第三方引擎我們做了很多優化，首先是渲染和用戶界面，讓游戲引擎針對我們的GPU進行優化，包括最新的API調用，以及GPU的特性。針對物理和AI的引擎，則讓它充分利用到高通GPU的多線程的特性，并且讓它利用高效的處理單元，甚至DSP以最低功耗最快的速度處理你需要的數據。在視頻和音頻方面，讓解碼器用DPS，把最完美的圖像做出來。高通芯片支持所有的網絡協議，在LTE Cat6的下載速度可以達到300Mbps的水平，通過與游戲引擎公司合作，讓他們在網絡層面進行充分優化，讓需要聯網的應用或游戲網絡延遲更小。

Unity CEO參觀高通展位

多種工具助力開發及優化

高通為開發者提供了Adreno的SDK和調試工具Adreno Profiler。Adreno SDK在桌面上可以模擬OpenGl ES，高通有實例和教程，可以掌握OpenGL ES的用法。調試工具對于開發者來說非常必要，它能夠對GPU的利用率進行細致分析。同時，高通還有工具庫，幫開發者做紋理壓縮和混合優化。

大家在開發過程中可能會碰到各種各樣的問題，以前靠猜問題出在哪兒，甚至走很多彎路。Adreno GPU分析器，它有兩種模式，一個是“洗滌器模式”，在一幀里著色紋理，所有調用信息實時進行處理，讓你知道繪制這個圖的時候，你的程序給GPU下了什么指令，GPU做的動作是什么。另外一個是“繪圖器模式”，實時監視并分析所有數據，包括每種3D場景，GPU調用的實施情況，你可以從中知道GPU是否在想要的狀態下工作。

高通驍龍覆蓋低端、中端、高端移動終端。高通和Unity一起基于高通處理器對Unity 4.3做了優化，大家可以享受高通處理器優化的功能。同時，高通還未為開發者提供工具和文檔，節約開發時間。劉曉光表示，對于優秀的頂級廠商，還有應用開發商，高通還會為大家的應用提供更多的展示機會。

更多高通技術信息，詳見【高通開發者專區】

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