虚拟现实

技术

在人们翘首以待多年之后,虚拟现实终于揭开了神秘的面纱,而事实证明长久的等待完全是值得的。在 NVIDIA,我们从 VR 再兴之初就一直致力于创造技术、工具和最佳做法以改进 VR 体验。

现在,借助全新的GeForce GTX 1080 和 Pascal 架构,我们引入了能够让 VR 体验更加身临其境、更加逼真的全新技术,从而使 VR 中的画面呈现方式更上一层楼。

由于 VR 性能至关重要,因此虚拟现实头盔将在 3024x1680 的分辨率下对游戏和应用程序进行渲染,并且渲染时帧速率需要保持在 90 FPS。如果帧速率未能保持稳定的 90 FPS,将导致严重影响用户体验的卡顿和停滞问题。

借助全新的 GeForce GTX 1080,虚拟现实性能最高可提升至 GeForce GTX TITAN X 的 2 倍。这一显著改进得益于 Pascal 架构惊人的强大图形功能,以及全新同步多投射技术的应用,此技术实现了新的 VRWorks Lens Matched Shading 和 Single Pass Stereo 渲染技术。

几十年来,PC 玩家一直在尺寸比例为 4:3、16:9 和 16:10 的平面显示器上尽情畅玩游戏。幸运的是,随着技术的进步,我们现在可以运用 NVIDIA Surround 技术在三个显示器中畅玩游戏,也可以使用曲面显示器,甚至还可以应用虚拟现实技术畅玩游戏。

借助全新的 Pascal 架构同步多投射技术,我们可以实现多项全新技术,以在这些显示设备上改进您的游戏体验。同时,也可以改进虚拟现实的性能。

这些全新虚拟现实技术中的第一项便是 Lens Matched Shading,它基于上一代 Maxwell 架构中引入的多分辨率阴影技术架构中引入的多分辨率阴影技术而构建。Lens Matched Shading 技术针对 VR 显示输出内容的独特维度,以更自然的方式进行渲染,从而提高像素着色性能。这可以在将图像输出到 VR 头盔之前,避免渲染最后将丢弃的大量像素。

Single Pass Stereo 技术让头戴式显示器的左右两个显示器共用一个几何通路,以大幅提升几何性能。传统 VR 渲染工作要求 GPU 绘制两次几何图形(一次针对左眼,一次针对右眼),而我们有效地将这项工作一分为二。

这项改进非常重要,对于几何图形密集型场景以及那些具有有效曲面细分级别(这仍然是在 VR 中向物体和表面添加真实细节的最有效方法)的场景来说尤其如此。

借助曲面细分技术,可以准确地照亮受影响的游戏元素并为其添加阴影和着色,而且还可以在虚拟现实中近距离查看这些元素。在使用凹凸贴图或视差遮蔽贴图等其他解决方案时,物体几何细节的模拟会在玩家接近或从任意角度查看受影响物体时失灵,从而破坏真实感。通过将几何性能和曲面细分提升多达 2 倍,开发者能够添加更多可供玩家近距离查看的细节,从而显著改善游戏画面和玩家的临场感。

Pascal 的性能提升以及全新的 Single Pass Stereo 和 Lens Matched Shading 技术共同实现了 GeForce GTX 用户虚拟现实体验的显著改进。

NVIDIA 花费了数十年的时间致力于完善 3D 图形,但对于 VR 来说,出色的图形还需要配上卓越的音频才能缔造出临场感。为此,NVIDIA 取得了具有划时代意义的技术进步,VRWorks Audio。

现在的 VR 程序会提供位置音频,让用户可以感知环境中声音的来源位置。但在现实世界中,声音反映的不仅仅是声源的位置,而且是物理环境的一种功能。例如,由于室内墙壁会反弹声音,造成声音的反射和混响,因此在狭小的房间内,同一个声音听起来与在户外不同。利用 NVIDIA 的 OptiX 光线追踪引擎,VRWorks Audio 能够实时追踪声音的来源路线,并提供可以充分反映出虚拟世界大小、形状和材料属性的物理音频。

简而言之,我们能够利用显卡的强大功能来模拟物理性准确又极度真实的实时音频。

如果您是一名有一定资历的游戏玩家,您肯定玩过加入 CPU 或 GPU PhysX 效果或者全新 FleX 效果FleX 效果的游戏。这些技术增加了更真实的物理效果,并实现了玩家角色与所在环境之间的交互。在虚拟现实中,您多半是处于行动中心的玩家,直接与物体及环境本身进行交互。同样地,环境需要作出真实反映才能维持用户在虚拟世界中的临场感。

逼真的建模触觉交互和环境行为对于 VR 中的完整呈现至关重要。同时,通过添加采用触觉反馈技术的触觉交互性,我们可以增强真实感程度。

现有的 VR 体验通过结合位置追踪、手持控制器和触觉反馈技术,实现了触觉交互性。借助 NVIDIA 全新的 VR Touch PhysX Constraint Solver,我们可以检测手持控制器何时与虚拟物体交互,并让游戏引擎提供物理上准确的视觉和触觉反馈回应。

通过向游戏开发者提供这个经过改进的现成一体化解决方案,我们可以节省他们的时间、工作量和成本,并改善游戏玩家的体验。

正如您所期望的那样,我们还会将 PhysX 和 Flex 视觉效果引入 VR,以使涉及玩家或者在玩家周围发生的交互、事件和动作更为真实且物理准确度更高,且能够反映玩家期望在现实世界中看到的内容。

多年来,PhysX 和 FleX 为您可以想象到的任何事物创造了视觉效果,例如爆炸、服装、水体、雪、鲜血、立体天气效果等等。这些效果全部由 PhysX 实现,而且现在您在虚拟世界中的行为会影响这些效果的动作、反应和交互。

好消息是您不必等待太长时间便可体验 VRWorks Graphics、VRWorks Audio 和 VR PhysX,由 NVIDIA 开发的 VR 体验“NVIDIA VR Funhouse”即将面世,其中采用了这三项技术。您可以在此处进一步了解这项高度逼真的愉快体验。

本文档中讨论的技术共同构成了 VRWorks,它是一个综合性功能套件,开发者可以通过此套件创建不容错过的 VR 体验,不但更细致、更逼真,而且运行速度更快。

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