英偉達(dá)GameWorks VR技術(shù) 讓虛擬更現(xiàn)實(shí)

　　Virtual Reality 引領(lǐng)未來(lái)之光

　　VR，英文全稱Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實(shí)，其具體含義是指綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成一個(gè)可交互的三維環(huán)境，為使用者提供沉浸感覺(jué)的一種技術(shù)，其本質(zhì)上是一種可創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)概念最早由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾(Jaron Lanier)在20世紀(jì)80年代初提出。

　　VR是目前最有前景的技術(shù)之一，其可被廣泛地應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，為其提供切實(shí)可行的解決方案。目前來(lái)看，其發(fā)力最大的領(lǐng)域是虛擬現(xiàn)實(shí)類游戲。

　　VR射擊游戲

　　VR游戲目前越來(lái)越受到廣大游戲廠商和游戲玩家的重視，就以目前最大的游戲平臺(tái)Steam來(lái)說(shuō)，目前其上架的虛擬現(xiàn)實(shí)類游戲已達(dá)幾百個(gè)，只要你擁有HTC Vive，就可以在Steam VR平臺(tái)上體驗(yàn)這些讓你身臨其境欲罷不能的游戲。這些游戲中不乏《Half-Life》這種大作，并且所有推薦游戲都支持base station動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。

　　HTC Vive

　　目前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備呈現(xiàn)“三足鼎立”的局面，前文提到的HTC Vive就是其中之一，另外兩個(gè)平臺(tái)分別是Oculus Rift以及PlayStation VR，這三大平臺(tái)的火熱競(jìng)爭(zhēng)使VR成為極客和高端玩家們競(jìng)相追捧的香餑餑，甚至普通玩家也對(duì)這種新興的游戲形式抱有濃濃的興趣。作為全球視覺(jué)計(jì)算技術(shù)的行業(yè)領(lǐng)袖，NVIDIA更是一直以來(lái)都在奉行致力于虛擬現(xiàn)實(shí)的承諾，為玩家提供更高質(zhì)量的游戲體驗(yàn)，為游戲開發(fā)者提供更優(yōu)質(zhì)的開發(fā)工具。NVIDIA目前推出了兩套VR開發(fā)工具，分別是為游戲開發(fā)者準(zhǔn)備的GameWorks VR以及面向工程設(shè)計(jì)人員的DesignWorks VR，兩套工具意在為從業(yè)人員打造一個(gè)高效實(shí)用的使用環(huán)境。

　　2GameWorks VR 身臨其境的游戲體驗(yàn)

　　GameWorks VR 身臨其境的游戲體驗(yàn)

　　GameWorks VR是NVIDIA于2015年6月臺(tái)北Computex上提出的一項(xiàng)計(jì)劃，旨在幫助開發(fā)者完成更流暢、效果更好的VR虛擬現(xiàn)實(shí)畫面。該工具集成了API、libraries庫(kù)文件以及其他能幫助開發(fā)者快速開發(fā)出支持VR頭盔的功能，搭配同一時(shí)期發(fā)布的GeForce GTX 980Ti，為使用GameWorks VR開發(fā)VR體驗(yàn)的公司提供新的解決方案。

　　GameWorks VR

　　由于VR渲染跟普通3D渲染有很大不同，要求也大不一樣，最重要的兩點(diǎn)就是性能和延遲。由于VR需要雙眼顯示不同畫面，所以對(duì)性能的要求至少是普通渲染的2倍，而延遲則為更重要，有些人玩VR頭盔感覺(jué)惡心的一個(gè)原因就是延遲導(dǎo)致的畫面不同步。

　　GameWorks VR工具能夠保證電腦只需渲染傳輸?shù)絍R顯示器上面的畫面，這樣的設(shè)計(jì)有助于降低電腦的計(jì)算負(fù)擔(dān)，讓畫面運(yùn)行得更加流暢，同時(shí)降低畫面延遲。與之相比，當(dāng)前的圖像引擎仍然面向普通顯示屏，對(duì)VR畫面渲染之后才應(yīng)用特殊處理。由于大量被渲染的圖像數(shù)據(jù)并未被使用，因此會(huì)消耗很多不必要的資源?？梢哉f(shuō)英偉達(dá)的GameWorks VR工具就是為了優(yōu)化這一缺陷而誕生的。

　　GeForce VR 平臺(tái)

　　目前GameWorks VR擁有以下幾項(xiàng)技術(shù)：

　　NVIDIA Multi-Res Shading (MRS)——?jiǎng)?chuàng)新的VR渲染技術(shù)。通過(guò)NVIDIA MRS(多重分辨率著色)，影像的每個(gè)部分都能以與最終顯示的VR影像像素密度更好匹配的分辨率進(jìn)行渲染。此技術(shù)采用GeForce GTX 980Ti GPU的多重投影架構(gòu)，只須一個(gè)掃描就能運(yùn)算完多個(gè)視口的畫面，因此大幅度提升VR游戲順暢度。

　　VR SLI——為VR應(yīng)用提供更好的性能。多個(gè)GPU負(fù)責(zé)運(yùn)算其中一個(gè)眼睛看到的場(chǎng)景，大幅加快立體視覺(jué)的著色流程。結(jié)合GPU慣用的應(yīng)用編程介面，VR SLI可讓兩個(gè)或更多GPU來(lái)擴(kuò)展電腦。VR SLI兩塊顯卡分別渲染VR眼鏡中的畫面，效率更高，更為流暢。

　　GameWorks VR 技術(shù)

　　Context Priority——可控制GPU調(diào)度以支持各種先進(jìn)的VR功能，像是異步時(shí)間扭曲(異步時(shí)間扭曲是指在一個(gè)線程(稱為ATW線程)中進(jìn)行處理，這個(gè)線程和渲染線程平行運(yùn)行(異步)，在每次同步之前，ATW線程根據(jù)渲染線程的最后一幀生成一個(gè)新的幀。)等。如此不僅能縮減延遲，當(dāng)游戲玩家移動(dòng)頭部時(shí)還能快速調(diào)整顯示影像，無(wú)須重新渲染畫面。

　　Direct Mode——兼容各種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，即插即用。透過(guò)Direct Mode，NVIDIA繪圖處理器驅(qū)動(dòng)程式會(huì)把頭戴裝置辨識(shí)成一部VR顯示器而不僅僅是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的桌面顯示器，因此能提供更接近無(wú)縫的用戶體驗(yàn)。

　　Front Buffer Rendering——讓GPU直接渲染前臺(tái)緩沖區(qū)以降低延遲。

　　目前GameWorks VR SDK開發(fā)套件已被VR行業(yè)的各大開發(fā)商所使用，并獲得他們的強(qiáng)烈支持，其中包括CCP Games、Epic、HTC、Oculus以及Valve等，Epic的虛幻4引擎已經(jīng)支持Gameworks VR。Oculus Rift和HTC Vive都是NVIDIA VR技術(shù)的合作伙伴，同NVIDIA一起推動(dòng)VR產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　3DesignWorks VR 讓虛擬照亮現(xiàn)實(shí)

　　DesignWorks VR 讓虛擬照亮現(xiàn)實(shí)

　　2015年8月，NVIDIA宣布了一套全新的VR開發(fā)工具——DesignWorks VR，該工具配合之前推出的GameWorks VR SDK一起使用，聚焦代替在虛擬現(xiàn)實(shí)里創(chuàng)建物理對(duì)象。這套開發(fā)工具意在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和建筑師使用虛擬現(xiàn)實(shí)的獨(dú)特功能為真實(shí)世界創(chuàng)建對(duì)象。

　　DesignWorks VR

　　DesignWorks VR擴(kuò)展了可用的工具集，同時(shí)改進(jìn)支持Open CL，專注于設(shè)計(jì)和雕刻對(duì)象特性甚至面向現(xiàn)實(shí)世界的物體，其能夠讓設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)他們產(chǎn)品過(guò)程中用到非常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，方便他們可以準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)腦中的想法。DesignWorks VR是一種自然的延伸，使用基于現(xiàn)實(shí)物理的渲染，這是自然刻畫的物體模仿真實(shí)世界的物理性質(zhì)，對(duì)于創(chuàng)作者去衡量他們選擇的設(shè)計(jì)將如何表現(xiàn)是至關(guān)重要的。

　　DesignWorks VR揭露的特性與GameWorks VR有許多共同點(diǎn)，例如MRS和VR SLI技術(shù)，但其也有許多偏向應(yīng)用程序的獨(dú)特技術(shù)。下面是它的幾項(xiàng)特性的介紹：

　　Warp & Blend——Warp & Blend API提供了幾何矯正和桌面亮度調(diào)整去創(chuàng)建一個(gè)無(wú)縫的VR CAVE環(huán)境。Warp & Blend API為圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)上述調(diào)整使呈現(xiàn)不會(huì)引入任何延遲。

　　GPU Affinity——GPU Affinity由管理圖形的布局和渲染工作量分配給多個(gè)GPU提供了顯著的性能改進(jìn)。這為開發(fā)人員提供特定GPU的細(xì)粒度控制。

　　DesignWorks VR 技術(shù)

　　Synchronization——英偉達(dá)提供了各種同步技術(shù)來(lái)防止多個(gè)或集群式的GPU創(chuàng)建的巨大桌面所產(chǎn)生的圖像撕裂和角度偏差問(wèn)題，比如幀鎖定(Frame lock)，同步鎖定(Genlock)，Swap Groups & Swap Barriers，這些都可以很好的幫助開發(fā)者設(shè)計(jì)無(wú)縫和廣闊的VR CAVE和集群環(huán)境。

　　GPU Direct for Video——英偉達(dá)的GPU Direct for Video技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低延遲視頻傳輸，能夠讓開發(fā)人員無(wú)縫覆蓋視頻和圖形到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境里。

　　DesignWorks VR目前幫助各種行業(yè)的設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)他們的創(chuàng)意，DesignWorks現(xiàn)已用于諸多行業(yè)應(yīng)用中。Autodesk VRED應(yīng)用DesignWorks VR打造沉浸式體驗(yàn)，福特汽車公司則利用DesignWorks VR的全新工具，將虛擬現(xiàn)實(shí)用于檢查汽車設(shè)計(jì)的整個(gè)外觀和內(nèi)飾。憑借DesignWorks VR，工程師和設(shè)計(jì)師可突破極限，打造出令人身臨其境的互動(dòng)體驗(yàn)。

　　VR來(lái)了，你準(zhǔn)備好了么?

　　很多人認(rèn)為，2016年是VR的元年。情況確實(shí)如此，如果說(shuō)之前的VR設(shè)備都只是停留在視頻中或者演示中話，那么今年，VR將真正的來(lái)到我們眼前。已發(fā)布的HTC Vive頭盔，以及即將發(fā)布的Oculus Rift和PlayStation VR等都紛紛開始涌現(xiàn)，同時(shí)VR游戲也開始迅速崛起，將會(huì)有更多的大型VR游戲進(jìn)入玩家們的視野。NVIDIA的兩套VR開發(fā)工具表明了其對(duì)VR未來(lái)發(fā)展的重視，他們希望能給消費(fèi)者帶來(lái)最好的VR顯卡和開發(fā)者工具，讓“虛擬”真真正正地走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，照亮現(xiàn)實(shí)。