VR视觉显示大提升,NVIDIA VRSS 2全解析

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NVIDIA近两年真的是有点科技大爆炸的意思,显卡性能不断提高,对应在软件和AI整合方面同步在加速。尤其是以:光线追踪、DLSS、VRS和VRSS,大幅在提升画面质量,而且VRSS就是面向VR/AR领域。

今年的GTC大会,NVIDIA宣布了升级版的VRSS 2,特点就是融合眼球追踪数据,真正实现动态注视区超采样渲染,实现了更符合人类视觉效果、高质量画面。而去年VRSS时仅支持固定中心区域超采样,虽然能满足大部分当下VR头显运行需求,没有眼球追踪数据的VRSS是没有灵魂的,VRSS 2就这么来了。

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VRS是什么

VRSS(Variable Rate Supersampling,可变速率超级采样)是NVIDIA在自家显卡AI软件能力的其中之一,其基于VRS(Variable Rate Shading,可变着色率)技术。

VRS是图灵架构引入的新技术,它的目标是的通过更低的功耗实现同等画面效果,或通过同等功耗实现更好的画面效果。

它的原理是,将着色率和单像素区分开,VRS下可对一大块像素统一进行着色。例如下图,原来是1×1的像素着色,现在可以进行2×2,4×4,2×1,1×2,2×4,4×2,共7种着色方式,这样就可以将原本16次的着色降低为1次,大幅降低GPU算力。

VRS示意图geforce-rtx-variable-rate-shading-850px

具体来说,应用到游戏中可以将一副画面的不同区域进行划分区域的着色,就像上图中赛车游戏整体画面进行分割。将中间蓝色区域进行1×1渲染,两侧绿色区域进行2×2渲染,红色次要区域进行4×4渲染,不同画面区域灵活的选择渲染方式。

因为VRS仅适用于Turing架构的显卡,因此VRSS也同样如此,仅适用于RTX系列显卡。

VRSS又是什么

了解了VRS特性之后,相信很多小伙伴都会发现,VRS非常适合于人眼的自然特征,将人眼目光注视区域重点渲染,周围区域次要渲染。

为此,专注为VR提供更佳显示能力的VRSS技术诞生,它基于VRS,特点是:拥有最高8倍的超采样方案,从而提供更好的视觉效果。同时,还提供划分区域的动态渲染的VRS功能。

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2020年VRSS,固定中心区域超采样示意图

在去年初CES上,VRSS首次发布时其仅支持固定中心区域的超采样显示,原因很简单,因为这是人们使用VR的主要视觉区域,这样也考虑到硬件性能,因为还需要保证给VR提供90帧的稳定画面。

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当时NVIDIA测试数据时,在《Boneworks中》游戏中,基于RTX 2080 Ti显卡,结合VRSS可以稳定在90帧,但如果不开启VRSS使用全屏4倍超采样,画面根据图中来看也就是75帧左右的水平。

可见,VRSS技术可以为PC VR游戏提供更好的观感,让画面细节更丰富,例如在阅读场景。

另一个重要的因素是,考虑到很多开发者在VRS API中遇到各种各样的问题。VRSS无需依赖API,只需在NVIDIA驱动中就能打开,这对开发者和玩家来说也更加便利。

VRSS 2提升在哪

前面提到,VRSS特点是只能提供固定的中心区域8倍超采样,虽然这足够满足目前绝大多数VR头显,甚至Quest 2这类移动设备也在采用类似的技术方案来平衡功耗。考虑到眼球追踪技术在VR中的加速,尤其是下一代Quest、或苹果的MR头显,很可能将眼球追踪作为重要的交互技术。

实际上,很多的商用PC VR已经配备眼球追踪技术,例如Varjo、HTC Vive Pro Eye、刚刚发布的惠普Reverb G2 Omnicept等等。

因此,VRSS 2的目标是深入结合眼球追踪技术。据青亭网了解,VRSS 2中的眼球追踪技术,是NVIDIA和Tobii联合研发,并且结合动态注视点渲染,从而在充分利用硬件的同时还提供更逼真的视觉观感

NVIDIA VRSS (2)

VRSS 2眼球追踪超采样示意图

这样一来,VRSS 1中的中间固定8倍渲染则变成了动态眼球注视区域的8倍渲染,如上图蓝色区域。

VRSS 2虽好,但是也有一些限制,硬件上目前仅支持Tobii的眼球追踪VR设备,似乎将其它眼球追踪方案商产品一棒子打死。据悉,首款支持NVIDIA VRSS 2的是惠普G2 Omnicept,后续可能会支持更多VR头显。

在NVIDIA驱动中VRSS选项共有两个,自适应模式和始终开启模式。

NVIDIA VRSS (1)

VRSS 2自适应模式

  • 自适应模式:该模式会结合硬件性能,在不影响VR体验前提下将超采样区域最大化,也就是将超采样区域和周围区域的GPU利用率进行动态平衡,如上图绿色区域。
  • 始终开启模式:不考虑硬件性能,直接以设定好的范围进行8倍超采样,提供最大化的视觉效果。同时,该模式下可能会带来丢帧等情况。

对于开发者来说,每款支持VRSS的应用需要向NVIDIA提交进行验证,批准后才会在NVIDIA驱动中显示出来。目前,经过验证的VRSS应用共计30款,不乏热门的《Pavlov VR》《VRChat》《 Boneworks》《Onward VR》等。

当然,NVIDIA在AI技术方面还有DLSS技术,如果将VRSS与DLSS结合,那么在在视觉观感上得到大幅升级,尤其是在未来超高分辨率的VR头显趋势下。

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