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VR 开发者们,英伟达给你们准备了趁手利器 | GTC China 2016

本文作者:糖直销-Orz 2016-09-14 17:38
导语:英伟达很贴心地为开发者准备了一套 VRWorks 开发套件。

毫无疑问,英伟达在 GPU 上面是难逢敌手的。借助强劲的 GPU,它在需要巨大计算量以及图形渲染的任何领域也大放异彩。在人工智能,智能驾驶领域英伟达更是翻云覆雨,更不用当下另一个风口——VR。

所以英伟达这次又把 GTC 从美利坚开到了北京,并且为 VR 单独开辟了一个论坛。由于论坛的主题是「中国制造 2025 以及虚拟现实」,所以在大会上,我们更多听到的是 VR 技术在工业级上的应用。这些技术的运用背后都有英伟达在图形处理上的支持,尤其是专为 VR 开发者准备的开发套件 VRWorks。说了那么多,这套开发工具到底有神奇之处?

ATW 技术之后,还有什么技术能减轻我们的眩晕感?

VR 技术的兴起之所以让 PC 行业为之兴奋,最主要的原因在于 VR 对于计算能力的要求要求比一般的游戏要更高。而这一部分的重任则主要是落在了 GPU 之上,但传统的渲染方式——渲染整个画面以及每一个细节显然不适用于 VR 内容。毕竟在 VR 设备上,GPU 需要在短时间内渲染出左右眼不同的两个画面,并且需要随时根据用户头部的方向调整渲染的内容。

VR 开发者们,英伟达给你们准备了趁手利器 | GTC China 2016

早先为了减轻眩晕感,英伟达在上一代 Maxwell 架构上,曾经公布过一项名为 Asynchronous Time Warp(异步时间扭曲)的技术。比如,在用户沉浸在 VR 时会不自主进行头部的摆动。只有当他停止动作后,眼睛看到的画面与现实世界中停止动作后应该看到的画面相吻合,那么用户才不至于产生不适感,才能更好地沉浸在 VR 世界里。

Asynchronous Time Warp 技术通过提前在屏幕刷新前准备好用户理应看到的画面,来提升画面的流畅性。这一次英伟达则是依托于新的 Pascal 架构,在 VRWorks 套件中推出了另一项更进一步提升体验的技术 Preemption——它的作用在于能够更快,更早地启动 Asynchronous Time Warp 技术,生成更多的中间帧,画面过渡更自然,让最终呈现给用户的画面更贴近现实,增加 VR 带来的沉浸感。

新型渲染技术,进一步为 GPU 减负

如果说 Preemption 是 VRWorks 里提升用户体验的担当,那么接下来几项技术则是 GPU 减负担当。在说明接下来的几项技术之前,我们先要了解显卡在渲染 3D 图形的大概步骤:首先 GPU 通过计算将 3D 图形构建好,然后再通过投影的方式将 3D 图形投射到显示器上,形成 2D 图形。即使玩家配备了多个屏幕,他看到的画面也只是单纯地将一个投影拉长。如果玩家采用的环绕式的屏幕排布方式,那么画面可能会扭曲变形。

VR 开发者们,英伟达给你们准备了趁手利器 | GTC China 2016

这时候英伟达的另一项新技术 Simultaneous Muti-Projection(多重同步投影技术)就可以解决这个问题了——它的解决方案是分别针对不同朝向的物体,采用不同方向的「光源」进行投射,这样渲染物体就不会发生扭曲了。基于这项技术,英伟达拿出了 Single Pass Stereo 以及 Lens Matched Shading 这两项技术。

GPU 运用基于 Simultaneous Muti-Projection 的 Single Pass Stereo 技术,根据左眼与右眼见到图像视角的差别,仅需通过渲染出左眼所见的图像,再稍微扭曲下渲染出左眼的图像,即可得到右眼的图像,无需进行二次渲染。而 Lens Matched Shading 可以视为给 VR 渲染视图添加了一个遮罩——这个遮罩的目的在于调整因为 VR 镜片带来的畸变。这样一来,就不必每次渲染后再做一遍反畸变的调整。

VRWorks 加持音效,让声音也变 3D

说到沉浸感,一般人首先会想到的是无延迟又精细的画面,这一方面也是诸多内容开发者追求的,然而除了画面之外,另一个至关重要的方面就是音效。试想一下,当玩家沉浸在画质精良的虚拟世界中不可自拔之时,突然两耳响起贫瘠的环境音乐,是不是很出戏?

对于音效的处理,大多数开发者的做法是直接改变音源声音的大小,将「音响」直接对准体验者的耳朵。这样的方法简单粗暴,也能让体验者判断音源的方位,但沉浸感不足——原因是,在现实生活中,我们听见的声音不仅仅只有从音源发出的,还有墙壁等物体反射后形成的另一波声音。

VR 开发者们,英伟达给你们准备了趁手利器 | GTC China 2016

英伟达推出的 VRWorks 套件对于这样的情形有一套特定的解决方案——将原本用在图形渲染上的「物理光效」运用到了音效之上,构建出一套适用于声音反射的函数方程,以模拟声波碰撞到不同材质物体之上的反射音。

因为光线与声音同样都是属于波的一种,GPU 也能处理这一类型的计算。然而,由于不同材质物体对于声波的反射与吸收的比例是不同的,并且还涉及到不同反射波的合成问题,所以开发者在使用这项技术的时候,需要与英伟达合作一起,调整相关参数。

VR 开发者们,英伟达给你们准备了趁手利器 | GTC China 2016

VRWorks 套件固然对 GPU 性能提升与优化有着莫大的帮助,但如果这套组件仅仅是英伟达一家独自推动的技术,那么对于开发者也没有什么实际的用处。不过,无论是 Unity 还是 Unreal 哪一款开发引擎,都已经宣布支持英伟达的 VRWorks。这一次 VR 开发者似乎真的拿到了一套趁手的开发利器。


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