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| 本文作者： 刘芳平 | 2016-11-14 19:35 |
为了让更低端的电脑也能获得良好的体验，Oculus可谓费尽心思，继之前推出ATW（Asynchronous Timewarp，异步时间扭曲）之后，近日，该公司更进一步推出了新技术ASW（Asynchronous Spacewarp，异步空间扭曲）。有了这项技术之后，计算机可以只渲染45Hz的画面刷新率，而用户最终体验和本地90Hz画面的感受差不多。
那么这项技术是怎么实现的呢？我们先来回顾一下ATW技术是怎么回事。
简单来说，ATW是一种生成中间帧的技术。当游戏画面无法保持足够的帧率时，它能产生中间帧进行弥补，从而维持较高的画面刷新率。这项技术的提出者John Carmack目前是Oculus的CTO。
图片来源：Oculus博客
Oculus在博客里对ATW做了详细的解释。如上图所示，GPU给左右眼的画面分别进行渲染，然后在画面显示出来之前插入一个ATW的处理过程。在左边这帧的处理中，画面渲染及时完成，此时直接显示就行了；中间的第二帧渲染未能及时完成，此时如果什么都不做就会出现画面抖动，而有了ATW线程的话，它会将前面一帧调用出来，结合头部运动变化预测新的帧，再显示出来，从而保持帧率。这里面预测头部运动的变化非常重要。但ATW只预测3自由度旋转的的运动，平移没有被包括进来。
ATW的主要作用是减少画面抖动，提高效率，同时保持低延迟。
从名字就可以看出ASW和ATW是类似的技术，根据Oculus官方的解释，ASW是根据之前的画面帧预测出新的画面帧。听起来和ATW差不多，不过ATW预测的只有一个东西：用户头部的转动。在之前没有房间级追踪和Oculus Touch的情况下，这基本就够用了。
ASW可以和ATW一起将VR体验里所有视觉运动都覆盖。包括角色运动，摄像头运动，Touch控制器的运动，以及用户自身的位置运动。这样当渲染速度跟不上时，用户体验到的画面还可以保持流畅。
举个例子，看下面这个动图，这个画面显示的是，从第0帧到第1帧（相隔1/45秒），手拿一把枪从从右向左移。ASW线程会从这个运动中产生一个新的预测帧（第1帧之后的1/90秒）。ASW线程会检测枪的运动并生成一个新帧，代替程序显示在屏幕上。
在VR中，ATW和ASW是相辅相成的。Timewarp适合头部转动，实际上，对于长距离观看的静态图像它是完美的。类似全景视频这类应用，ASW没必要用到。相反地，Spacewarp应对近处的动画物体非常棒，但对于追踪头部运动则不大行。
之前有了ATW时，用户转头画面可以保持流畅，现在有了ASW，VR里物体的运动也可以很流畅了。
和ATW一样，ASW是自动适配所有应用的，不需要开发者做什么事。但这项技术也不是完美的。
在低于屏幕刷新率一半的情况下，ASW效果不是很好。另外，取决于显示的画面，由于不完美的帧预测，可能会出现视觉假象。典型的例子如下：
1、快速的亮度变化。闪电、摆灯、淡入淡出、闪光灯，以及其它快速的亮度变化很难为ASW进行追踪。ASW试图识别区块时，这部分画面可能会出现晃动。另外，部分半透明动画场景也可能出现类似效果。
2、物体去遮挡拖尾。“去遮挡”是个图像术语，意思是物体移开对某个区域的遮挡。当物体移动时，ASW需要有画面去填补它不再遮挡的那个区域。而ASW并不知道给这个区域填补什么，此时后面的画面就会拉长来进行填补，形成拖尾。由于45 FPS时物体移动的距离通常是很小的，这个拖尾一般看不出来。
3、重复图样的高速运动。例如在铁栏门前跑动并看着它。由于物体的一部分看起来和其它部分类似，就很难判断向哪边移动了。对ASW来说，这种错误预测极少出现，但偶尔仍会发生。
4、头部锁定的元素运动太快而无法追踪。一些应用会使用头部锁定（意即相对你的头不运动）的元素，比如驾驶舱，HUD或是菜单。如果应用试图自己处理这样的元素而没有应用Oculus SDK提供的锁定层，那么当背景相对锁定元素运动得太快，就可能会出现抖动。ASW可以进行一些弥补，但有时用户头部运动太快，导致无法很好地追踪，结果是画面不流畅。如果用Oculus SDK提供的锁定层则可以带来理想的效果。
Oculus提醒开发者不一定要规避这些场景，但需要注意它们的出现。ASW在绝大多数场景下（但并非所有场景）都可以对不足90 FPS的渲染进行弥补。ASW对抖动会有很大的改善，并且和完全本地渲染的画面相比几乎看不出区别。
图片及参考来源：Oculus
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