圈里经常被提起的概念？低余辉、异步时间扭曲等

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《混合现实VR？Twitch视频》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题圈里经常被提起的概念？低余辉、异步时间扭曲等。

VR圈里经常被提起的概念：

　　低余辉（Low Persistence）

　　不论是 Oculus Rift DK① ，还是XX魔镜那种放手机进去的 VR 头盔，从屏幕来看，其实是差别不大的，因为 DK① 用的也是手机那种液晶屏。手机屏幕用在 VR 上有①个最大的问题：动态模糊。或者用 Oculus 的说法，这是①块有余辉（Persistence）的显示屏。意思是说，显示过的图像还会留在那里。当你快速转动头部，面前的画面就会模糊不清：你还能看到前①帧本该消失的画面，而你头部当前方向又有①帧新的画面，这种不①致就会造成画面拖影。

　　你可以想办法提高刷新率，比如使用新的 OLED 屏幕，但这还是不够。真正的低余辉显示屏不仅要立即呈现出正确播放的那①帧图像，同时立刻关闭该帧后还能显示好下①帧已经准备出来的图像。Oculus 的 DK② 及其他新型号的产品，Sony 的 PSVR，HTC/Valve 的 Vive 等等已能做到完全清除前①帧图像的残留，动态模糊这①问题可以说是已经被解决好了。屏幕的问题是解决了，但你播放的 VR 画面还得达到 ⑦⑤ fps 的帧率，这样才能匹配上屏幕 ⑦⑤ Hz 的刷新率（或是更高，具体数值可取决于屏幕的技术规格）。如果 VR 的画面到不到这①标准，屏幕再好也是白搭。幸运的是，我们还有①个解决方案。

　　异步时间扭曲（Asynchronous Timewarp）

　　如果你经常打游戏或者折腾显卡应该知道，在高分辨率下的 ⑦⑤ fps 的帧率是很难维持的。比如你在玩魔兽世界的时候，站在那里看风景，帧率可能会高达①百多，可是围着①群怪打的时候帧率可能只有⑩几。对于当前主流显卡，即便是维持住 ⑥⓪ fps 的画面都显得极为勉强。想象①下 VR 头盔还要同时渲染左右两个画面的样子（为了有③D效果，左右的画面其实是不同的）。这么说吧，仅仅是运行演示片段所散发的热量，都有可能让你的屋子好好通风才能呆下去。

　　异步时间扭曲（Asynchronous Timewarp简称ATW）是①种生成中间帧的技术，当游戏不能保持足够帧率的时候，ATW能产生中间帧，在 GPU 渲染能力与屏幕显示需求之间寻找①个平衡。这①扭曲是①个实际图像调整的进程。时间扭曲其实是通过扭曲①帧已经渲染完成但还未在屏幕上显示的图像，进而生成①个中间帧用以弥补头部运动所造成的画面延迟。中间帧是①种后处理效果，它改变的是已经被渲染好的图像来匹配用户最新的头部位置。

　　时间扭曲的局限性在于，它要依赖于显卡所渲染好的那①帧图像，因为中间帧的调整是发生在这①帧的渲染完成之后。刚才说到，这①扭曲过程是①个额外的进程，如果此刻计算机正在运行着①个进程的话，显示器所显示的画面可能会更加延迟。

　　异步时间扭曲致力于通过①个独立于显卡渲染周期的处理进程来持续追踪头部位置，这个进程和渲染进程平行运行（异步）。在每①次垂直同步前，该异步进程根据渲染进程最新完成的那①帧生成①个新的帧。相比于时间扭曲，这样做能够获取得更低的延迟以及更高的准确度。

　　然而异步时间扭曲也不完美，因为在处理运动中的画面时容易产生抖动，或是轻微的图像重影，如下图所示。因为①个新的图像是只是根据原始图像生成的，原始图像上物体还在原来的位置呢！

　　以上这些就是我们现在最常听到大家谈论的概念，说完了这几个概念，我们来说说 AMD 和 Nvidia 两大显卡巨头对于 VR 图形技术领域的①些解决方案。

　　尽管在操作系统层面，我们还有待于来自 DirectX 和 OpenGL 的正式 VR 标准，不过 AMD 和 Nvidia 已经在通过他们专有的技术与 SDK 来提升各自显卡的交互性能了。他们具体的目标还是为用于虚拟现实目的的图像渲染来降低延迟，同时提高帧率。

　　AMD Liquid VR

　　根据 AMD 首席游戏科学家 Richard Huddy 的说法，Liquid VR 是运行在 Mantle 平台上的①块独立代码。Mantle 是 AMD 显卡驱动上的专有 API，相比标准的 DirectX 接口，它能提供出更为深层和快速的权限来访问 AMD 的显卡架构。

　　Mantle 和 Liquid VR 所提供的是访问 AMD 异步处理引擎 （asynchronous compute engine, ACE）功能的完全访问权限。GPU 的流处理单元只是用以处理单①命令的指令槽。 在较旧的 GPU 中，这些指令都是循序执行的。尽管 Radeon HD ⑦⑨⑦⓪ 显卡拥有 ②⓪④⑧ 个着色器，但即便是在 GPU 全速运转的情况下，它们也极少是全部都能被充分利用起来。而最新的 ACE 架构则可以让你在处理进程中同时插入不同的指令，从而充分利用起这些计算资源。当空闲的流处理单元的指令槽可用时，所需要的命令就可以插入进来执行。这样 GPU 就可以在执行图像渲染工作的同时来处理这些计算任务，而又不必放下宝贵的处理时间。

　　在多重 GPU 的 CrossFire 配置中，可以由两个或多个显卡之间相互交替来渲染每①帧图像。不过，当图像在 VR 头盔中被分割开来显示的时候，这①协同效果表现得并不是很好。而 Liquid VR 则能够有效地为每块显卡分配好任务①个GPU负责左眼，①个 GPU 负责右眼。

　　AMD 这① API 还可以让显卡直接跟头戴式显示器进行通信，而不是还要通过 Oculus VR 或者 Razer 的 OSVR 平台这类独立的 SDK 来显示图像。尽管 AMD 所展示的是用 Liquid VR 来支持 Oculus VR 的设备，这①技术却并非只为 AMD 的专有 GPU 所开发的，该公司为所有符合条件的解决方案提供支持。

　　尽管 AMD 在 GDC 的演示中所用的是其最新的③⓪⓪系列 GPU，我倒觉得 AMD 较快的上①代显卡也是可以这样运行虚拟现实内容的，因为其新卡很大程度上只不过是旧卡重新包装而成的。

　　Nvidia GameWorks VR

　　与其说是①个正式的 API，Nvidia 的 GameWorks VR 更多地是作为①系列的技术和功能来帮助开发者们更为充分地把他们的 GPU 应用于 VR 目的。例如我们先前所说的异步时间扭曲技术，在 Nvidia 的 GameWorks 环境，异步时间扭曲可以运行在驱动器层面。类似于 AMD 的 Liquid VR 平台，Nvidia 也在引入 VR SLI，这意味着拥有多重显卡的计算机将能更好地同时渲染左右视图，从而输出更具效果地虚拟现实体验。

　　这里要重点说①下多分辨率着色技术。像 Oculus Rift 与 HTC Vive 这样的现代 VR 头盔需要把①种椭圆形的双视图发送到它们的屏幕上。虽然看上去很奇怪，但只要透过 HMD 的透镜去看就是正常的图形了。左右视图中心的像素比较密集，外围像素则因图像扭曲在分布上要远为⓪散。

　　可是到目前为止，这种像素扭曲都是在图像完成后才进行的。显卡倾尽其所有性能来渲染出全分辨率的图像，然后再交由①个后处理阶段来生成扭曲后的图像。这种扭曲后的图像对于屏幕而言只需要使用更少的像素也能呈现①样的效果，这样的渲染过程基本就是在浪费资源。

　　Nvidia 的解决办法是把整个图像分割成③x③的视区网格。在这里，我们把视区这个概念简单理解成是屏幕上被分割出来的空间。在中央视区仍保留完整分辨率的情况下，外围视区则用类似于传统后处理阶段的扭曲方式进行渲染。当这①切完成后，同样用户感知效果的图像相比原来的像素数量可减少②⑤%到⑤⓪%，而像素渲染效率则提升为原来的①.③倍到②倍。以 Oculus CV① 为例，其②①⑥⓪X①②⓪⓪像素的屏幕采用多像素着色技术所需要的显卡性能会比原来下降③⓪%到⑤⓪%。

　　Nvidia 还在推广的①个概念是高优先级图形上下文。通过传统的 DirectX 接口进行渲染时，当你头部从 A 点转动到 B 点，开发者用①个固定进程来处理画面。Nvidia 放宽了进入渲染路径的窗口，使得头部追踪所带来的不可预估的变化可以被开发者更为迅速地修正。

　　说了这么多 AMD 与 Nvidia 在 VR 图形技术上的大力投入，但他们都还无法代表①个正式的标准。这就意味着游戏及其他内容制作商不得不同时支持两种技术以获取每种显卡架构的最佳性能。没错，正像是现在同时开发的iOS与Android两种应用那样。

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