VR“眩晕感”系多个原因所致 GPU性能欠缺首当其冲

VR“眩晕感”系多个原因所致 GPU性能欠缺首当其冲

　　事实上，市场上的VR设备不管是哪种产品形态，都存在普遍的技术弊端，比如GPU性能不高导致的游戏或视频播放卡顿，屏幕分辨率低以及刷新率不高，导致的颗粒感、拖影和余晖等，加上光学镜片的技术欠缺、追踪定位缺陷以及VR播放内容的质量不高等，导致用户体验时出现头晕等现象，这是目前VR产业链共同面临的困境。

深圳市眼界科技有限公司CEO吴大雄

　　深圳市眼界科技有限公司CEO吴大雄从四个方面进行了分析，一是GPU的处理速度不够，目前这个瓶颈非常明显，是各大芯片厂商努力改进的方向;二是显示屏，目前VR设备刷新率低、拖影或余晖的形成，大部分原因来源于屏。因为目前，大部分的VR产品都是采用手机屏，并非像Oculus和索尼playstation是量身订制的屏，手机屏厂商也不曾想到今天手机上够用的屏材需要上升到在VR上观看，因此屏材的突破也是一大关键;三是光学镜片的选配，需要很深的技术积累，同样需要不断升级换代;四是游戏或内容的开发，厂商能提供完整的SDK开发套件很关键。

深圳市掌网科技股份有限公司技术总监孙其民

　　深圳市掌网科技股份有限公司(以下简称“掌网科技”)技术总监孙其民称，眩晕感是行业面临的共同问题，首先从视觉和显示方面来讲，涉及到光学结构常识，如清晰度、解析度、刷新率以及光学调试等方面的技术，因此屏材在这些方面的技术提升很关键。据悉，目前主要VR屏材是TFT-LCD和OLED，两种屏材各有优劣，OLED的优势是刷新率高，但在某些方面显示效果要比TFT-LCD差一点，但整体都在进步当中;二是对VR厂商来讲，整个硬件配置要跟上;再就是内容，它要用适用于VR的方式去做开发，比如基于PC的游戏标准开发，这个需要做一些优化。

　　孙其民强调，掌网科技的优势在于深厚的技术积累，3D立体显示的处理、光学、传感器以及多种屏材的选择都有涉足。“今年我们会推出800 PPI的眼镜，明年会推出1000 PPI以上的眼镜，针对要求体验激烈游戏画面的用户，我们会推荐他们使用OLED屏，因为高刷新率会有优势，而对于一些长期静态使用但需要高解析度的用户，我们推荐使用高PPI的TFT-LCD屏，因为随着CPU和GPU的发展，VR设备会逐渐支撑起这种高PPI屏的使用。”

Imagination PowerVR业务运营副总监Steve Blackmon

　　对于眩晕感的成因，Imagination PowerVR业务运营副总监Steve Blackmon解释称，早期的VR设备需要克服位置跟踪和定位漂移等问题，目前能够解决所有这些问题的只有高端固定式头盔。遗憾的是，固定式头盔价格昂贵，通常超过500美元，而且还要配备一个高性能的计算机，它们需要一致的高帧率、立体声渲染和高分辨率，而这并非每个公司都能做到。

　　他强调，拖影是因为在VR设备上使用标准型(便宜)的手机显示系统而造成的。简单说，有两个关键因素：开关时间(需要多久点亮一个像素)和持久性(一个像素维持的时间)。对于VR应用，这两点都需要保持在一个最低的水平。开关时间过长(通常是液晶显示器)，会导致图像卡顿和拖影，维持时间太久会导致头部运动时拖影和视觉/前庭系统的不匹配，因为显示的图像不能跟踪头部运动。固定式高端头戴式显示器(HMD)，如OculusRift和HTC Vive，采用的是自定义持久性低的OLED显示器。

　　除了屏幕的改进升级，GPU性能是VR设备最为核心的部分。“其中GPU是最为关键的，类似于大的水龙头，当CPU处理完的内容瞬间冲进GPU之时，尤其对性能不高的GPU来说，瞬间进来大量水流会使其吃不消，只能分段再流出去，这样就产生了卡顿现象，在VR体验时速度会非常慢，画面也不同步。这是比较直观的一个原因。”吴大雄说。

　　那么如何解决此弊端?吴大雄称，从去年7月份开始，两大显卡生产厂家NVIDIA和AMD都已在做这方面的工作。NVIDIA和AMD都推出了自己的插件系统，其中NVIDIA支持GTX 970以上的显卡。这两大巨头的优势在何处呢?通俗一点讲，当一股大水流放出来以后，NVIDIA显卡端会马上将其分成两个通道。如果按照八核来算，它会让其中四个核去处理一部分水流，以针对左眼，而另外四个核针对右眼，而不会全部处理完汇总后再分开两边到左右眼，这样的分配减少了中间处理的时间，这是目前比较前沿的GPU技术。

　　记者了解到，除显示器外，另一个避免头晕的关键要求是最大限度地减少“运动光子延迟”。当用户移动头时，HMD显示的图像需要在15-20毫秒内复制这个动作，否则视觉和前庭感觉会不匹配，从而造成身体不适或恶心。这就是GPU、渲染方法、驱动优化显得尤其重要的地方。例如，传统的GPU杠杆利用双重和三重缓冲，允许渲染在一个缓冲区进行而在另一个图像缓冲区显示，这可实现垂直同步(VSYNC)和防止图像撕裂(当一个图像还在被渲染时就显示出来，会发生图像撕裂)。然而，双/三重缓冲会引入1-2帧的延迟。对于VR的应用，这是不可接受的。

　　为消除这种延迟，有必要对“前段缓冲”进行直接渲染。传统显示器不会同时点亮所有像素，为防止前帧在扫描而目前的帧还在渲染而发生的断层，他们会“扫描”几毫秒(无论是上下或左右)。Steve Blackmon强调，精确的计时很有必要，可确保渲染在扫描之前进行。使用“全球显示”技术可以实现这一点，其中显示本身具有图像缓冲区，图像完全渲染后所有的像素会全部点亮。Vive 和Rift CV1都使用全球显示技术，但目前几乎所有手机使用的都是扫描显示。

　　用来减少运动光子延迟的另一种技术是异步时间偏差。这种方法通过“扭曲”前一帧来获得新的头部定位，会损失一定的质量。加快这一技术的发展是另外一个领域， 在这个领域里，GPU和驱动设计非常重要。基本上，如果渲染时间太长(在2-3毫秒内需要显示下一帧)，就必须得中止，取而代之的是前一帧需要被扭曲和显示。虽然会产生小颗粒，但避免了掉帧和糟糕的VR体验。这就要求能够迅速停止渲染，切换到一个新的环境下工作(经常被称为环境优先)。

上海图漾信息科技有限公司费浙平

　　上海图漾信息科技有限公司费浙平告诉记者，目前的图像分辨率、刷新帧率等显示问题还没到真正考验GPU能力的时候，这些问题主要还是视频处理的性能问题，真正考验GPU能力的时候在于3D模型化内容在VR设备上进行实时渲染，比如大型3D游戏，对GPU的计算负载会远远超过目前VR设备上面全景视频的需求。正因如此，目前重量级的3D内容只能在PC GPU上面呈现。从这个角度看，良好体验的早期产品只能由PC形态的产品来提供，在专业体验设备上PC形态会是主流。手机盒子和一体式等小型设备在目前阶段更多的是一种视频产品和IT爱好者产品，依赖于技术进步，最终小型设备的性能肯定能够赶上PC，到时候就不存在这个问题了。（责编：振鹏）

本文为华强电子网原创，版权所有，转载需注明出处

关注电子行业精彩资讯，关注华强资讯官方微信，精华内容抢鲜读，还有机会获赠全年杂志

关注方法：添加好友→搜索“华强微电子”→关注

或微信“扫一扫”二维码