文｜梁欣怡

近年來，諸如“虛擬世界的沉浸式體驗是人類的又一次技術革命”的論斷不絕于耳。當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更逼真，成為虛擬現實科技企業高度關注的問題。同時，工信部于2018年12月印發《關于加快推進虛擬現實產業發展的指導意見》，提出發展端云協同的虛擬現實網絡分發和應用服務聚合平臺。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的開發商，經過多年的科研和積累，闖過四重難關，提出了自研的端云協同渲染解決方案，通過新架構下實時渲染引擎來助力企業降本提效。

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

交互升維的背景下，算力的指數型增長成為不可避免的問題。傳統的純“端”渲染和純“云”渲染的方式各有優劣，對用戶的設備性能、網絡帶寬要求極高；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。

光線云的技術團隊結合在浙江大學CAD&CG國家重點實驗室的研究成果得出結論：端云協同是目前更優的解決方案。但產品化地打通端云協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。考慮到未來的長遠發展，團隊選擇堅持走一條從未有人涉足的技術道路——做一款端云協同架構的渲染引擎。

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絡延遲以及震撼的視聽體驗，專業用戶在購置高性能設備用以進行3D渲染操作（如XR設備、電腦、手機等）的意愿較為強烈；而針對低付費能力群體，廠商可使用“云渲染”方案加以替代。基于不同群體的實際需要，端云協同嘗試在兩者間尋求平衡點，以形成一套較為通用的解決方案。經過市場的需求驗證后，端云協同不出意外地成為光線云最核心架構，并且在后續的產品研發中發揮了強悍的架構優勢。

光線云端云協同渲染效果展示

光線云端云協同渲染效果展示

第二重難關：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，但存在云服務串流方案不穩定性的弊端。傳統云渲染只是將純“端”渲染的架構搬到了云上，然后通過視頻流的方案將畫面傳回終端。由于網絡延遲與卡頓問題時有發生，難以保證用戶體驗，也無從增加用戶黏性。

光線云團隊決定采用“云原生”方案，讓渲染應用完全適應于云服務。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，既可賦能行業又可服務開發者，比如3D資產協同工具、實時光追工具、Shader簡化工具等。通過一系列能夠提升3D內容創作效率的小工具，切入用戶的工作流，培養國內的用戶習慣。

第三重難關：網絡不穩定造成的云側算力實時波動，如何實時快速響應？

在服務器遭遇宕機，或者網絡線路因某種原因中斷等特殊情況下，如何實時快速響應并進行算力調配也是光線云重視的問題之一。

若云渲染服務無法正常提供，傳統的本機渲染模式就可以派上用場。如何實現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，后臺不需要過多干預，也無需更多的開發，但當用戶的端側算力充足時，就極大地浪費了用戶的硬件資源。光線云采用在兩項服務中間建立一個指揮站的方式，通過實時的計算，及時快速地調整端云渲染任務的分配，在保障用戶體驗感的同時實現了資源利用最大化。

光線云端云協同渲染效果展示

第四重難關：前期鋪路完成后，引擎如何擁有極致的渲染效果？

以上架構的搭建是端云協同的基礎，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秀的關鍵指標。盡管光線云成立只有一年，但創始團隊在圖形學的研究上已經有了二十余年的積累。光線云團隊由來自浙江大學CAD&CG國家重點實驗室的教授與學者組成，已發表二十余篇圖形學頂刊論文，擁有多項圖形學國內/國際專利，并參與過國家級項目研發。

以光線追蹤技術為例，此前僅有國外頭部公司生產的GPU支持光線追蹤。國內企業要造“芯”，這項技術是繞不過的一項難題。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平臺的GPU實時光追，實現芯片進程上的一大突破。目前，光線云正在積極推進更深度的合作，為中國“芯”助力。

國產、云原生、實時渲染這些簡單的關鍵詞，背后卻包含著繁重的工作量與艱難的創新過程。未來，隨著不同產品、服務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”的基礎設施，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，將不斷為智慧城市、游戲、社交、AR/VR以及數字孿生等領域賦能，助力虛擬世界照進現實。

光線云端云協同渲染效果展示