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| 本文作者： 糖直銷-Orz | 2016-09-14 17:38 |
毫無疑問，英偉達在 GPU 上面是難逢敵手的。借助強勁的 GPU，它在需要巨大計算量以及圖形渲染的任何領域也大放異彩。在人工智能，智能駕駛領域英偉達更是翻云覆雨，更不用當下另一個風口——VR。
所以英偉達這次又把 GTC 從美利堅開到了北京，并且為 VR 單獨開辟了一個論壇。由于論壇的主題是「中國制造 2025 以及虛擬現實」，所以在大會上，我們更多聽到的是 VR 技術在工業級上的應用。這些技術的運用背后都有英偉達在圖形處理上的支持，尤其是專為 VR 開發者準備的開發套件 VRWorks。說了那么多，這套開發工具到底有神奇之處？
VR 技術的興起之所以讓 PC 行業為之興奮，最主要的原因在于 VR 對于計算能力的要求要求比一般的游戲要更高。而這一部分的重任則主要是落在了 GPU 之上，但傳統的渲染方式——渲染整個畫面以及每一個細節顯然不適用于 VR 內容。畢竟在 VR 設備上，GPU 需要在短時間內渲染出左右眼不同的兩個畫面，并且需要隨時根據用戶頭部的方向調整渲染的內容。
早先為了減輕眩暈感，英偉達在上一代 Maxwell 架構上，曾經公布過一項名為 Asynchronous Time Warp（異步時間扭曲）的技術。比如，在用戶沉浸在 VR 時會不自主進行頭部的擺動。只有當他停止動作后，眼睛看到的畫面與現實世界中停止動作后應該看到的畫面相吻合，那么用戶才不至于產生不適感，才能更好地沉浸在 VR 世界里。
Asynchronous Time Warp 技術通過提前在屏幕刷新前準備好用戶理應看到的畫面，來提升畫面的流暢性。這一次英偉達則是依托于新的 Pascal 架構，在 VRWorks 套件中推出了另一項更進一步提升體驗的技術 Preemption——它的作用在于能夠更快，更早地啟動 Asynchronous Time Warp 技術，生成更多的中間幀，畫面過渡更自然，讓最終呈現給用戶的畫面更貼近現實，增加 VR 帶來的沉浸感。
如果說 Preemption 是 VRWorks 里提升用戶體驗的擔當，那么接下來幾項技術則是 GPU 減負擔當。在說明接下來的幾項技術之前，我們先要了解顯卡在渲染 3D 圖形的大概步驟：首先 GPU 通過計算將 3D 圖形構建好，然后再通過投影的方式將 3D 圖形投射到顯示器上，形成 2D 圖形。即使玩家配備了多個屏幕，他看到的畫面也只是單純地將一個投影拉長。如果玩家采用的環繞式的屏幕排布方式，那么畫面可能會扭曲變形。
這時候英偉達的另一項新技術 Simultaneous Muti-Projection（多重同步投影技術）就可以解決這個問題了——它的解決方案是分別針對不同朝向的物體，采用不同方向的「光源」進行投射，這樣渲染物體就不會發生扭曲了。基于這項技術，英偉達拿出了 Single Pass Stereo 以及 Lens Matched Shading 這兩項技術。
GPU 運用基于 Simultaneous Muti-Projection 的 Single Pass Stereo 技術，根據左眼與右眼見到圖像視角的差別，僅需通過渲染出左眼所見的圖像，再稍微扭曲下渲染出左眼的圖像，即可得到右眼的圖像，無需進行二次渲染。而 Lens Matched Shading 可以視為給 VR 渲染視圖添加了一個遮罩——這個遮罩的目的在于調整因為 VR 鏡片帶來的畸變。這樣一來，就不必每次渲染后再做一遍反畸變的調整。
說到沉浸感，一般人首先會想到的是無延遲又精細的畫面，這一方面也是諸多內容開發者追求的，然而除了畫面之外，另一個至關重要的方面就是音效。試想一下，當玩家沉浸在畫質精良的虛擬世界中不可自拔之時，突然兩耳響起貧瘠的環境音樂，是不是很出戲？
對于音效的處理，大多數開發者的做法是直接改變音源聲音的大小，將「音響」直接對準體驗者的耳朵。這樣的方法簡單粗暴，也能讓體驗者判斷音源的方位，但沉浸感不足——原因是，在現實生活中，我們聽見的聲音不僅僅只有從音源發出的，還有墻壁等物體反射后形成的另一波聲音。
英偉達推出的 VRWorks 套件對于這樣的情形有一套特定的解決方案——將原本用在圖形渲染上的「物理光效」運用到了音效之上，構建出一套適用于聲音反射的函數方程，以模擬聲波碰撞到不同材質物體之上的反射音。
因為光線與聲音同樣都是屬于波的一種，GPU 也能處理這一類型的計算。然而，由于不同材質物體對于聲波的反射與吸收的比例是不同的，并且還涉及到不同反射波的合成問題，所以開發者在使用這項技術的時候，需要與英偉達合作一起，調整相關參數。
VRWorks 套件固然對 GPU 性能提升與優化有著莫大的幫助，但如果這套組件僅僅是英偉達一家獨自推動的技術，那么對于開發者也沒有什么實際的用處。不過，無論是 Unity 還是 Unreal 哪一款開發引擎，都已經宣布支持英偉達的 VRWorks。這一次 VR 開發者似乎真的拿到了一套趁手的開發利器。
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