GPU性能不夠跑VR？這項(xiàng)技術(shù)或許能解決難題

　　所謂虛擬現(xiàn)實(shí)，就是要欺騙人的眼睛和大腦，讓虛擬世界感覺跟真實(shí)世界一樣。目前好的VR產(chǎn)品已經(jīng)在這方面做得相當(dāng)不錯(cuò)了，但仍有進(jìn)步空間。下面要說的就是一項(xiàng)可以讓虛擬世界更好模擬真實(shí)世界的技術(shù)。

　　人眼看世界與VR渲染方式

　　人眼能看到的范圍是有限的，因此產(chǎn)生了一個(gè)名詞叫人眼視度。人眼視度指的是人不動頭時(shí)的可視角度。我們身處一個(gè)360度環(huán)繞的世界，但任何時(shí)候我們只能查看120度視度范圍內(nèi)的事物，并且我們的雙眼會聚焦在視野中一小塊不超過6度的區(qū)域（中央凹+近中央凹視野），周圍則是模糊的（周邊視野），這就是我們看世界的方式。

　　頂級的VR頭顯（HTC Vive、Oculus Rift）的可視角度能達(dá)到110度左右（與眼睛和屏幕之間的距離有關(guān)），與人眼視度非常接近。我們在VR頭顯中看到的世界，也只是它的屏幕所顯示內(nèi)容的一部分，而真正聚焦的更是這一小部分中的一小塊區(qū)域。但是VR設(shè)備在渲染畫面時(shí)卻是對整個(gè)視野進(jìn)行渲染，不在人眼聚焦的畫面一樣在以相同的速度刷新。

　　由于VR設(shè)備的高分辨率和刷新率，這種渲染方式需要消耗大量的GPU資源，使得PC平臺的頭盔對顯卡要求很高（通常在GTX 970以上），而移動VR則很難達(dá)到良好的體驗(yàn)。

　　不過，一些公司已經(jīng)在著手解決問題，Nvidia推出了MRS（mulTI-resoluTIon shading）技術(shù)，國內(nèi)公司七鑫易維則希望在此基礎(chǔ)上加入焦點(diǎn)渲染（Foveated rendering）技術(shù)。

　　分區(qū)渲染的MRS

　　去年5月，Nvidia在自家針對VR的開發(fā)者套件GameWorks VR中加入了MRS技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使得針對VR的渲染不再是將整個(gè)畫面以相同的分辨率進(jìn)行渲染，而是分成了幾個(gè)不同的區(qū)域。

　　畫面的中央，也就是人眼在VR中看到的主要區(qū)域，也是畫面沒有畸變的地方，會以完整的高分辨率進(jìn)行渲染；而畫面的邊緣則以更低質(zhì)量進(jìn)行渲染，再加上邊緣的像素經(jīng)過變形后的損失，可以節(jié)省25%-50%的像素，理論上可以提升一倍的渲染效果。

　　使用Nvidia Maxwell架構(gòu)的顯卡，包括GeForce TItan X和GTX 900系列，目前都支持這一技術(shù)。

　　在接受雷鋒網(wǎng)采訪時(shí)，Nvidia全球副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理張建中也對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了解釋：

　　傳統(tǒng)的眼鏡都是魚眼的，傳統(tǒng)的GPU渲染的是長方形，長方形變成魚眼，用傳統(tǒng)的方法去渲染是不行的。所以我們想了一個(gè)比較聰明的方法，我們把視覺圖形分成九塊，用不同的方式去渲染，這樣把效率提高大概50%左右。結(jié)果就相當(dāng)于以前可能一秒鐘渲染90幀，現(xiàn)在可以做到140幀左右，這樣你就可以看到更高清晰度。

　　焦點(diǎn)渲染

　　國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司七鑫易維目前正與Nvidia合作，在MRS技術(shù)的基礎(chǔ)之上，使用眼球追蹤技術(shù)進(jìn)一步開發(fā)出焦點(diǎn)渲染技術(shù)（也叫注視點(diǎn)渲染），從而進(jìn)一步縮小高清渲染畫面的區(qū)域。

　　據(jù)七鑫易維CEO黃通兵介紹，焦點(diǎn)渲染通過近紅外傳感器對人的眼球進(jìn)行追蹤，判斷人眼的注視點(diǎn)，只對注視點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高清渲染，而且這個(gè)區(qū)域會隨著注視點(diǎn)的變化而變化。

　　上圖是雷鋒網(wǎng)記者在試用注視點(diǎn)渲染技術(shù)時(shí)電腦屏幕顯示的畫面，可以看到記者的視線焦點(diǎn)停留在小屋上時(shí)，畫面中只有小屋是清晰的，而周圍一大片區(qū)域則是模糊的。但是當(dāng)你戴著頭盔看時(shí)，幾乎分辨不出和沒有使用這項(xiàng)技術(shù)的畫面的區(qū)別。

　　官方表示這個(gè)方案可以在保證用戶體驗(yàn)的情況下，將渲染像素降低到MRS方案的10%左右，最終適配VR設(shè)備的PC比例可以提升至30%。

　　眼球追蹤會對整個(gè)畫面渲染帶來延遲，黃通兵表示他們解決了這個(gè)問題，他表示目前追蹤技術(shù)最高可以做到380Hz的刷新率，如果以通常提供的220Hz計(jì)算，會給渲染帶來5ms的延時(shí)。但是，由于使用焦點(diǎn)渲染，GPU的負(fù)擔(dān)減輕，使得其渲染延時(shí)可以降低至5ms，最終使得整體延時(shí)仍然低于20ms的坎。

　　這項(xiàng)技術(shù)也仍有一些問題需要解決，包括針對戴眼鏡的用戶，眼鏡會影響眼球追蹤的效果；還有HTC Vive這類產(chǎn)品使用的菲涅爾透鏡，其同心圓也會干擾到信號。

　　國際上亦有廠商在開發(fā)類似的技術(shù)，包括Tobii、SMI、FOVE和Eyefluence，但是這個(gè)領(lǐng)域還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前七鑫易維除了跟Nvidia合作外，也在跟高通、HTC、Oculus以及國內(nèi)VR頭顯廠商合作研究這項(xiàng)技術(shù)，具體的產(chǎn)品面世時(shí)間仍有待確定，但據(jù)悉高通的一體機(jī)方案會重點(diǎn)推這個(gè)技術(shù)，國內(nèi)的大朋和3Glasses也很積極