發(fā)布時(shí)間:2017-06-28 14:14 | 標(biāo)簽:
HTC Oculus Sony
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文/aaron chen(知乎授權(quán)轉(zhuǎn)載)
計(jì)算能力滿足的條件下,越高的VR HMD刷新率越高的分辨率帶來(lái)的用戶體驗(yàn)越好,沉浸感越強(qiáng),這也是為什么Oculus,HTC和Sony頭顯都采用了至少90HZ刷新率的原因(其中Oculus和HTC是2160×1200@90hz,而Sony是1080p@120hz)。當(dāng)然,分辨率,刷新率和計(jì)算能力以及顯示帶寬是一組矛盾,受如下公式的限制:
分辨率×刷新率×像素比特 = 要求的顯示帶寬 以上幾項(xiàng)有時(shí)不可兼得,而國(guó)內(nèi)的多數(shù)VR廠商不明就里,一味追求高分辨率,以雙眼3k/4k等參數(shù)博取眼球,配合很低的刷新率比如30HZ或者60HZ,往往是本末倒置,只會(huì)帶給用戶糟糕的VR體驗(yàn)。 下文將從如下五個(gè)方面闡述為什么當(dāng)今主流的VR頭顯,為什么2160×1200@90hz是比所謂的3K/4K@30/60hz更好的選擇
- 顯卡的計(jì)算能力
- HDMI 協(xié)議本身的帶寬(或者說(shuō)頭盔中橋接芯片本身的帶寬)
- AMOLED屏和LCD屏的顯示特點(diǎn)
- Motion-To-Phaton延時(shí)
- Tracking預(yù)測(cè)技術(shù)
先看
計(jì)算能力(為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),單從Pixel FillRate一個(gè)指標(biāo)來(lái)看)。現(xiàn)在的VR游戲或者應(yīng)用,分辨率一般在1080p以上,為了更逼真的效果,在VR SDK中一般會(huì)做超采樣。如果做1.4倍超采樣,按照90hz算,每秒要處理的像素點(diǎn)為1920*1080*1.4*1.4*90 = 365m。 而這個(gè)級(jí)別的像素處理能力,一般的顯卡(nVidia 9x系列以上都是動(dòng)輒幾十G以上的fill rate
https://en.wikipedia.org/wiki/GeForce_900_series) 都可以輕松應(yīng)付。 接著看
顯示帶寬。Hypereal頭盔分辨率是2160×1200,按照90hz的刷新率,每個(gè)像素4個(gè)byte計(jì)算,需要的帶寬是2160×1200*90*4 *8 大約等于7.46Gbps,HDMI 1.4的10.2Gbps帶寬可以支持。另外,VR頭盔中的顯示橋接芯片帶寬也是限制分辨率和刷新率的因素。主流VR頭顯(Oculus和HTC Vive)用的橋接芯片都是Toshiba 358870,很高支持4k×2k@30hz(24bit每像素),很大帶寬為7.5Gbps。 當(dāng)然,如果要達(dá)到3k@90hz,很明顯Toshiba 358870的帶寬就不夠,HDMI 1.4 的10.2Gbps帶寬也不夠,需要尋找新的接口比如DP1.2或者HDMI2.0等,這也是為什么3k@90hz在當(dāng)今主流VR頭顯中還不支持的主要原因。而據(jù)相關(guān)信息,Toshiba的下一代支持3k@90hz的橋接芯片要到2018年才上市..... 再談一下關(guān)于
AMOLED屏和LCD屏的選擇。相比LCD,AMOLED屏有相應(yīng)速度快,功耗小的特點(diǎn),應(yīng)用到VR 頭盔中,能省電,能有效避免屏幕拖影。不過(guò),由于工藝的限制,AMOLED屏現(xiàn)在的PPI難以提升,不大容易做出高分辨率的屏,所以現(xiàn)在主流的AMOLED屏也就是2160×1200的分辨率。在AMOLED領(lǐng)域很牛的Samsung,也要到明年才能做出可量產(chǎn)的3K分辨率的AMOLED。相比之下,LCD屏的技術(shù)比較成熟,能做到很高的分辨率,但是響應(yīng)速度只有AMOLED的1/100-1/1000,當(dāng)用戶戴上頭盔有比較大的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),將會(huì)出現(xiàn)無(wú)法彌補(bǔ)的拖影,有點(diǎn)像在一臺(tái)破舊的老電視上看星球大戰(zhàn)中宇宙飛船爆炸場(chǎng)面:滿屏的運(yùn)動(dòng)殘影和抖動(dòng)。在這種限制下,動(dòng)輒4K分辨率的LCD VR屏,也不過(guò)是緣木求魚(yú)。 然后是
motion-to-phanton延時(shí)。這是VR中非常關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo),指的是從
采集到用戶的頭部運(yùn)動(dòng)(motion)到
渲染(Render)到
很后顯示的全部系統(tǒng)延時(shí)。從下圖可以清楚的看到,HMD頭顯刷新率影響的主要是write display這一部分,90HZ的頭顯對(duì)應(yīng)11ms的write display時(shí)間,而60HZ的頭顯對(duì)應(yīng)16.6ms的write display時(shí)間,在GPU/CPU計(jì)算能力滿足的情況下,刷新率越高的系統(tǒng)中,motion-to-phanton越短,用戶體驗(yàn)也越好。
很后來(lái)看相關(guān)的
Tracking預(yù)測(cè)技術(shù)。我們渲染每一幀的時(shí)候,需要知道當(dāng)前圖像在頭顯中顯示時(shí)刻的相關(guān)姿態(tài)和位置,而不是渲染時(shí)的姿態(tài)和位置。這是一個(gè)關(guān)于未來(lái)時(shí)間的姿態(tài)和位置,需要預(yù)測(cè)。盡管通過(guò)ATW(asynchronous timewarp) 和ASW(asynchronous spacewarp) 等技術(shù),可以在圖像上屏之前對(duì)姿態(tài)和位置再做一次校準(zhǔn),但如果和渲染時(shí)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)相差太大,也會(huì)產(chǎn)生比較大的問(wèn)題。
可以比較的是,對(duì)于60HZ的刷新率,滿幀情況下(60fps)需要預(yù)測(cè)16ms后的姿態(tài),而對(duì)于90hz的刷新率只需要預(yù)測(cè)11ms后的姿態(tài),而更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。如果系統(tǒng)不能跑滿幀,差別會(huì)更大。對(duì)于90hz刷新率的系統(tǒng)來(lái)講,如果系統(tǒng)性能不夠,游戲運(yùn)行在45fps,則渲染時(shí)需要預(yù)測(cè)2個(gè)Vsync(2*11 = 22ms)之后的姿態(tài)。而一個(gè)60HZ的系統(tǒng),則需要預(yù)測(cè) 2*16.6 = 33.2ms之后的姿態(tài),預(yù)測(cè)難度加大,用戶體驗(yàn)會(huì)更差!
綜上所述,用戶體驗(yàn)為王,當(dāng)多數(shù)PC系統(tǒng)的計(jì)算能力可以支持的情況下,2160×1200@90HZ VR頭顯明顯是比3k/4k@30/60HZ更好的一個(gè)選擇。
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