英偉達GameWorks VR技術(shù) 讓虛擬更現實(shí)

　　Virtual Reality 引領(lǐng)未來(lái)之光

　　VR，英文全稱(chēng)Virtual Reality，即虛擬現實(shí)，其具體含義是指綜合利用計算機圖形系統和各種現實(shí)及控制等接口設備，在計算機上生成一個(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 )建和體驗虛擬世界的計算機系統。這個(gè)概念最早由美國VPL公司創(chuàng )建人拉尼爾(Jaron Lanier)在20世紀80年代初提出。

　　VR是目前最有前景的技術(shù)之一，其可被廣泛地應用于城市規劃、室內設計、工業(yè)仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產(chǎn)銷(xiāo)售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災害、教育培訓等眾多領(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)域是虛擬現實(shí)類(lèi)游戲。

　　VR射擊游戲

　　VR游戲目前越來(lái)越受到廣大游戲廠(chǎng)商和游戲玩家的重視，就以目前最大的游戲平臺Steam來(lái)說(shuō)，目前其上架的虛擬現實(shí)類(lèi)游戲已達幾百個(gè)，只要你擁有HTC Vive，就可以在Steam VR平臺上體驗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。

　　HTC Vive

　　目前虛擬現實(shí)設備呈現“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)平臺分別是Oculus Rift以及PlayStation VR，這三大平臺的火熱競爭使VR成為極客和高端玩家們競相追捧的香餑餑，甚至普通玩家也對這種新興的游戲形式抱有濃濃的興趣。作為全球視覺(jué)計算技術(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實(shí)的承諾，為玩家提供更高質(zhì)量的游戲體驗，為游戲開(kāi)發(fā)者提供更優(yōu)質(zhì)的開(kāi)發(fā)工具。NVIDIA目前推出了兩套VR開(kāi)發(fā)工具，分別是為游戲開(kāi)發(fā)者準備的GameWorks VR以及面向工程設計人員的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

　　GameWorks VR 身臨其境的游戲體驗

　　GameWorks VR是NVIDIA于2015年6月臺北Computex上提出的一項計劃，旨在幫助開(kāi)發(fā)者完成更流暢、效果更好的VR虛擬現實(shí)畫(huà)面。該工具集成了API、libraries庫文件以及其他能幫助開(kāi)發(fā)者快速開(kāi)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(kāi)發(fā)VR體驗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(huà)面，所以對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)原因就是延遲導致的畫(huà)面不同步。

　　GameWorks VR工具能夠保證電腦只需渲染傳輸到VR顯示器上面的畫(huà)面，這樣的設計有助于降低電腦的計算負擔，讓畫(huà)面運行得更加流暢，同時(shí)降低畫(huà)面延遲。與之相比，當前的圖像引擎仍然面向普通顯示屏，對VR畫(huà)面渲染之后才應用特殊處理。由于大量被渲染的圖像數據并未被使用，因此會(huì )消耗很多不必要的資源?？梢哉f(shuō)英偉達的GameWorks VR工具就是為了優(yōu)化這一缺陷而誕生的。

　　GeForce VR 平臺

　　目前GameWorks VR擁有以下幾項技術(shù)：

　　NVIDIA Multi-Res Shading (MRS)——創(chuàng )新的VR渲染技術(shù)。通過(guò)NVIDIA MRS(多重分辨率著(zhù)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，只須一個(gè)掃描就能運算完多個(gè)視口的畫(huà)面，因此大幅度提升VR游戲順暢度。

　　VR SLI——為VR應用提供更好的性能。多個(gè)GPU負責運算其中一個(gè)眼睛看到的場(chǎng)景，大幅加快立體視覺(jué)的著(zhù)色流程。結合GPU慣用的應用編程介面，VR SLI可讓兩個(gè)或更多GPU來(lái)擴展電腦。VR SLI兩塊顯卡分別渲染VR眼鏡中的畫(huà)面，效率更高，更為流暢。

　　GameWorks VR 技術(shù)

　　Context Priority——可控制GPU調度以支持各種先進(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(xiàn)程(稱(chēng)為ATW線(xiàn)程)中進(jìn)行處理，這個(gè)線(xiàn)程和渲染線(xiàn)程平行運行(異步)，在每次同步之前，ATW線(xiàn)程根據渲染線(xiàn)程的最后一幀生成一個(gè)新的幀。)等。如此不僅能縮減延遲，當游戲玩家移動(dòng)頭部時(shí)還能快速調整顯示影像，無(wú)須重新渲染畫(huà)面。

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

　　Front Buffer Rendering——讓GPU直接渲染前臺緩沖區以降低延遲。

　　目前GameWorks VR SDK開(kāi)發(fā)套件已被VR行業(yè)的各大開(kāi)發(fā)商所使用，并獲得他們的強烈支持，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 讓虛擬照亮現實(shí)

　　DesignWorks VR 讓虛擬照亮現實(shí)

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

　　DesignWorks VR

　　DesignWorks VR擴展了可用的工具集，同時(shí)改進(jìn)支持Open CL，專(zhuān)注于設計和雕刻對象特性甚至面向現實(shí)世界的物體，其能夠讓設計師在設計他們產(chǎn)品過(guò)程中用到非常強大的計算機輔助設計，方便他們可以準確有效地實(shí)現腦中的想法。DesignWorks VR是一種自然的延伸，使用基于現實(shí)物理的渲染，這是自然刻畫(huà)的物體模仿真實(shí)世界的物理性質(zhì)，對于創(chuàng )作者去衡量他們選擇的設計將如何表現是至關(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用程序的獨特技術(shù)。下面是它的幾項特性的介紹：

　　Warp & Blend——Warp & Blend API提供了幾何矯正和桌面亮度調整去創(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)現上述調整使呈現不會(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(zhù)的性能改進(jìn)。這為開(kāi)發(fā)人員提供特定GPU的細粒度控制。

　　DesignWorks VR 技術(shù)

　　Synchronization——英偉達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(kāi)發(fā)者設計無(wú)縫和廣闊的VR CAVE和集群環(huán)境。

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

　　DesignWorks VR目前幫助各種行業(yè)的設計師實(shí)現他們的創(chuàng )意，DesignWorks現已用于諸多行業(yè)應用中。Autodesk VRED應用DesignWorks VR打造沉浸式體驗，福特汽車(chē)公司則利用DesignWorks VR的全新工具，將虛擬現實(shí)用于檢查汽車(chē)設計的整個(gè)外觀(guān)和內飾。憑借DesignWorks VR，工程師和設計師可突破極限，打造出令人身臨其境的互動(dòng)體驗。

　　VR來(lái)了，你準備好了么?

　　很多人認為，2016年是VR的元年。情況確實(shí)如此，如果說(shuō)之前的VR設備都只是停留在視頻中或者演示中話(huà)，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(kāi)始涌現，同時(shí)VR游戲也開(kāi)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(kāi)發(fā)工具表明了其對VR未來(lái)發(fā)展的重視，他們希望能給消費者帶來(lái)最好的VR顯卡和開(kāi)發(fā)者工具，讓“虛擬”真真正正地走進(jìn)現實(shí)，照亮現實(shí)。