人人谈论 VR 的年代，GPU大厂做了什么？

周三（1月13日），几波科技记者陆续来到国贸附近的一间酒店，体验最新的 Oculus Rift 和 HTC Vive 设备。活动组织者并非这两家公司，而是图形芯片巨头 Nvidia。熟悉VR的人都知道，这项跨时代的技术，对于图形计算力的需求也提升了一个量级。处于产业链上游的图形芯片厂商，在VR技术上做了什么？

首先，根据 Nvidia 提供的数据，“沉浸式VR体验对性能的要求是普通游戏PC的7陪。”PC游戏以1080p分辨率和30FPS刷新率为技术数据，而VR游戏的实际渲染分辨率为1512×1680×2，刷新率需要达到90FPS，才能带来良好的体验。否则，无法保证画面的清晰度和画面移动时的细节。其次，沉浸式的VR体验必须保证延迟时间，也就是用户做出头部运动到看到相应反馈时间，不得超过20ms。否则，人的大脑就会因无力计算而发生错乱，临床表现就是头晕、头晕、头晕。

Nvidia 推出的 Gameworks VR 开发平台，提供了 5 种图形渲染方面的技术，分别是：Multi-res shading（多分辨率着色）、VR SLI（多显卡渲染）、Context priority（上下文优先级）、Direct mode（直接模式）和Front buffer rendering（前缓冲渲染）。接下来，容我用通俗的语言科普下，等你下次再谈论VR的时候，也能看起来懂得更深一些。

Multi-res shading

这项技术的基本原理是，将图形渲染与VR头盔的光学变形情况结合起来。VR头盔贴近眼球，所以需要一组镜片帮助用户对焦。因为镜片的存在，会导致画面发生畸变，所以需要对画面进行畸变补偿。

畸变补偿的画面所需信息，比GPU渲染出的画面要少很多（镜片光路损失一部分，同时人眼对视觉中心比边缘看得更清楚）。所以 GPU 本质上做了很多无用功。Multi-res shading 要做的事情就是，把每一帧的画面分成多个部分，中间保留更多细节，而边缘保留较少细节。换个角度就是压缩画面，从而提升渲染速度。

VR SLI

多显卡渲染技术原理很简单，就是支持两个GPU同时渲染左眼和右眼画面。

Context Priority

上下文优先级不太好理解。举个例子，如果转头过快的话，新位置的画面还没渲染出来，或者出现的是前一个位置的画面，就会引起不适。怎么解决这个问题呢？技术专家想到一种方法，即人为插入一个根据位置计算出来的帧来占位。GPU 需要一个独立的线程来做这件事，强在下一帧出现之前占位，从而减少画面的延迟（或因为掉帧而引起的抖动）。

Direct mode

直接模式需要 Windows 操作系统的配合。它的意思是，之前将VR头盔连接到电脑上的时候，电脑将其识别为一台扩展显示器；而 Direct mode 可以让电脑将 VR 头盔识别成一种新型的专用显示设备。好处见下。

Front buffer rendering

前缓冲渲染技术原理跟直接模式是相关的。如果电脑把 VR 头盔当做普通的显示器的话，就需要通过标准的两级缓冲模式进行渲染；识别成 VR 头盔的话，就可以越过 Back Buffer 直接进入 Front Buffer，减少延迟。

另一家GPU大厂AMD的同类方案叫做 LiquidVR，同样拥有上述技术，不过在高端GPU市场份额上，最近几年 Nvidia 领先。