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| 本文作者： 劉芳平 | 2016-11-14 19:35 |
為了讓更低端的電腦也能獲得良好的體驗，Oculus可謂費盡心思，繼之前推出ATW（Asynchronous Timewarp，異步時間扭曲）之后，近日，該公司更進一步推出了新技術ASW（Asynchronous Spacewarp，異步空間扭曲）。有了這項技術之后，計算機可以只渲染45Hz的畫面刷新率，而用戶最終體驗和本地90Hz畫面的感受差不多。
那么這項技術是怎么實現(xiàn)的呢？我們先來回顧一下ATW技術是怎么回事。
簡單來說，ATW是一種生成中間幀的技術。當游戲畫面無法保持足夠的幀率時，它能產(chǎn)生中間幀進行彌補，從而維持較高的畫面刷新率。這項技術的提出者John Carmack目前是Oculus的CTO。
圖片來源：Oculus博客
Oculus在博客里對ATW做了詳細的解釋。如上圖所示，GPU給左右眼的畫面分別進行渲染，然后在畫面顯示出來之前插入一個ATW的處理過程。在左邊這幀的處理中，畫面渲染及時完成，此時直接顯示就行了；中間的第二幀渲染未能及時完成，此時如果什么都不做就會出現(xiàn)畫面抖動，而有了ATW線程的話，它會將前面一幀調用出來，結合頭部運動變化預測新的幀，再顯示出來，從而保持幀率。這里面預測頭部運動的變化非常重要。但ATW只預測3自由度旋轉的的運動，平移沒有被包括進來。
ATW的主要作用是減少畫面抖動，提高效率，同時保持低延遲。
從名字就可以看出ASW和ATW是類似的技術，根據(jù)Oculus官方的解釋，ASW是根據(jù)之前的畫面幀預測出新的畫面幀。聽起來和ATW差不多，不過ATW預測的只有一個東西：用戶頭部的轉動。在之前沒有房間級追蹤和Oculus Touch的情況下，這基本就夠用了。
ASW可以和ATW一起將VR體驗里所有視覺運動都覆蓋。包括角色運動，攝像頭運動，Touch控制器的運動，以及用戶自身的位置運動。這樣當渲染速度跟不上時，用戶體驗到的畫面還可以保持流暢。
舉個例子，看下面這個動圖，這個畫面顯示的是，從第0幀到第1幀（相隔1/45秒），手拿一把槍從從右向左移。ASW線程會從這個運動中產(chǎn)生一個新的預測幀（第1幀之后的1/90秒）。ASW線程會檢測槍的運動并生成一個新幀，代替程序顯示在屏幕上。
在VR中，ATW和ASW是相輔相成的。Timewarp適合頭部轉動，實際上，對于長距離觀看的靜態(tài)圖像它是完美的。類似全景視頻這類應用，ASW沒必要用到。相反地，Spacewarp應對近處的動畫物體非常棒，但對于追蹤頭部運動則不大行。
之前有了ATW時，用戶轉頭畫面可以保持流暢，現(xiàn)在有了ASW，VR里物體的運動也可以很流暢了。
和ATW一樣，ASW是自動適配所有應用的，不需要開發(fā)者做什么事。但這項技術也不是完美的。
在低于屏幕刷新率一半的情況下，ASW效果不是很好。另外，取決于顯示的畫面，由于不完美的幀預測，可能會出現(xiàn)視覺假象。典型的例子如下：
1、快速的亮度變化。閃電、擺燈、淡入淡出、閃光燈，以及其它快速的亮度變化很難為ASW進行追蹤。ASW試圖識別區(qū)塊時，這部分畫面可能會出現(xiàn)晃動。另外，部分半透明動畫場景也可能出現(xiàn)類似效果。
2、物體去遮擋拖尾?！?/strong>去遮擋”是個圖像術語，意思是物體移開對某個區(qū)域的遮擋。當物體移動時，ASW需要有畫面去填補它不再遮擋的那個區(qū)域。而ASW并不知道給這個區(qū)域填補什么，此時后面的畫面就會拉長來進行填補，形成拖尾。由于45 FPS時物體移動的距離通常是很小的，這個拖尾一般看不出來。
3、重復圖樣的高速運動。例如在鐵欄門前跑動并看著它。由于物體的一部分看起來和其它部分類似，就很難判斷向哪邊移動了。對ASW來說，這種錯誤預測極少出現(xiàn)，但偶爾仍會發(fā)生。
4、頭部鎖定的元素運動太快而無法追蹤。一些應用會使用頭部鎖定（意即相對你的頭不運動）的元素，比如駕駛艙，HUD或是菜單。如果應用試圖自己處理這樣的元素而沒有應用Oculus SDK提供的鎖定層，那么當背景相對鎖定元素運動得太快，就可能會出現(xiàn)抖動。ASW可以進行一些彌補，但有時用戶頭部運動太快，導致無法很好地追蹤，結果是畫面不流暢。如果用Oculus SDK提供的鎖定層則可以帶來理想的效果。
Oculus提醒開發(fā)者不一定要規(guī)避這些場景，但需要注意它們的出現(xiàn)。ASW在絕大多數(shù)場景下（但并非所有場景）都可以對不足90 FPS的渲染進行彌補。ASW對抖動會有很大的改善，并且和完全本地渲染的畫面相比幾乎看不出區(qū)別。
圖片及參考來源：Oculus
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