一些VR渲染优化方法

发表于2016-01-17
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  VR渲染需要左右眼两幅不同的画面,现在的大部分引擎都是暴力的直接渲染两遍,这样做想想性能也很难达到75FPS(或90FPS)。

  以Oculus DK2为例,1920x1080@75FPS,加上Super Sampling就变成了(UE4默认135%)2592x1458@75FPS。

  如果是Oculus的消费者版本和HTC Vive,分辨率和刷新率更是提升到2160x1200@90FPS, 推荐配置是GTX980

  以140%的Super Sampling为标准的话,只是Color Buffer每秒的数据量就有2160x1200x1.4x1.4x90x4 byte ≈ 1.7GB。

  这还没算Post Processing里的N多张Render Target和Deferred Rendering的GBuffer、Light Buffer。

  性能永远是VR渲染的最具有挑战的部分,本着能省一点是一点的思路,VR的渲染优化我总结了这么一些:

  虽然VR渲染需要左右两幅画面, 但是有很多效果是不需要画两次的:

  •  Shadow Map
  •  部分的Reflection
  •  Occlusion Query
  •  大多数Post Processing
  API层面的优化, 有这么几个思路:

  •   如果实现了多线程的渲染,一般会有一个Command Buffer,直接分别以不同的View提交两次
  •   针对每个物体分别提交两次, 相比上面这个State切换开销会节省一些。
  •   使用Geometry Shader直接把Mesh分成左右眼的,drawcall不会翻倍了。但是坑爹的GS性能不咋地。
  •   使用Instancing一次drawcall绘制两个Viewport, 跟GS类似,但性能大约是GS的3倍。
  这只是减少一些API调用、State切换还有Vertex处理的消耗,那瓶颈最大的Pixel处理的消耗怎么减少呢?

  Valve使用一个Stencil Mesh, 剔除了17%的像素。



  NVIDIA的GameWorks也提供了一种方法, 叫Multi-Resolution Shading,大概的思路就是边缘的像素经过变形后会损失一些,另外人眼对视线中心的像素更敏感,所以周围一圈可以降低分辨率来渲染。通过这种方式可以节省25%到50的像素。



  硬件方面,NVIDIA和AMD都推出了双GPU渲染的支持,即每块GPU渲染一只眼睛的画面。嗯,这一定是个阴谋,他们肯定在偷着乐:这下显卡不愁卖了。



  SONY的PS VR在PS4的机能下实现了120FPS。听起来不可思议,实际是60FPS通过reproject插值出中间帧,跟KillzoneTemporal Reprojection 和Oculus的Timewrap差不多原理。


  参考资料:

  Fast Stereo Rendering for VR - Google Slides - Google Docs

  'Advanced VR Rendering' by Alex Vlachos (Valve) - Steam

  GameWorks VR Presentation - NVIDIA Developer

  Asynchronous Timewarp Examined

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