勇闯难关，光线云助力虚拟世界照进现实国产云原生实时渲染引擎，端云协同助推企业降本增效

文｜梁欣怡

近年来，诸如“虚拟世界的沉浸式体验是人类的又一次技术革命”的论断不绝于耳。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，成为虚拟现实科技企业高度关注的问题。同时，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。光线云（杭州）科技有限公司（以下简称“光线云”）作为云原生渲染引擎RAYSENGINE的开发商，经过多年的科研和积累，闯过四重难关，提出了自研的端云协同渲染解决方案，通过新架构下实时渲染引擎来助力企业降本提效。

第一重难关：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，算力的指数型增长成为不可避免的问题。传统的纯“端”渲染和纯“云”渲染的方式各有优劣，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，势必会使得另一方资源闲置，造成极大的浪费。

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。但产品化地打通端云协同需要付出巨大的人力和时间成本，且目前市面上并没有成熟的路径可借鉴。考虑到未来的长远发展，团队选择坚持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。

在与客户沟通交流的过程中，光线云找到了突破口：由于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，专业用户在购置高性能设备用以进行3D渲染操作（如XR设备、电脑、手机等）的意愿较为强烈；而针对低付费能力群体，厂商可使用“云渲染”方案加以替代。基于不同群体的实际需要，端云协同尝试在两者间寻求平衡点，以形成一套较为通用的解决方案。经过市场的需求验证后，端云协同不出意外地成为光线云最核心架构，并且在后续的产品研发中发挥了强悍的架构优势。

光线云端云协同渲染效果展示

光线云端云协同渲染效果展示

第二重难关：串流方案或是云原生方案，如何定义云渲染？

“云渲染”对于硬件端的要求仅需一台展示屏幕，所有的渲染均在云端完成，用户可以极低的成本加入场景，但存在云服务串流方案不稳定性的弊端。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。由于网络延迟与卡顿问题时有发生，难以保证用户体验，也无从增加用户黏性。

光线云团队决定采用“云原生”方案，让渲染应用完全适应于云服务。基于云原生引擎的能力，光线云可快速为用户提供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。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。

第三重难关：网络不稳定造成的云侧算力实时波动，如何实时快速响应？

在服务器遭遇宕机，或者网络线路因某种原因中断等特殊情况下，如何实时快速响应并进行算力调配也是光线云重视的问题之一。

若云渲染服务无法正常提供，传统的本机渲染模式就可以派上用场。如何实现两者之间的快速切换，光线云有自己的思考：简单的解决方案是端云各自分配固定比例的渲染任务，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。光线云采用在两项服务中间建立一个指挥站的方式，通过实时的计算，及时快速地调整端云渲染任务的分配，在保障用户体验感的同时实现了资源利用最大化。

光线云端云协同渲染效果展示

第四重难关：前期铺路完成后，引擎如何拥有极致的渲染效果？

以上架构的搭建是端云协同的基础，渲染能力才是引擎的核心，渲染效果则是评价一个引擎是否优秀的关键指标。尽管光线云成立只有一年，但创始团队在图形学的研究上已经有了二十余年的积累。光线云团队由来自浙江大学CAD&CG国家重点实验室的教授与学者组成，已发表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。

以光线追踪技术为例，此前仅有国外头部公司生产的GPU支持光线追踪。国内企业要造“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，成功支持了基于手机平台的GPU实时光追，实现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。

国产、云原生、实时渲染这些简单的关键词，背后却包含着繁重的工作量与艰难的创新过程。未来，随着不同产品、服务和能力集成融合在一起，“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，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，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。

光线云端云协同渲染效果展示