下一代虚拟现实技术的科学(广告商创建的内容)
虚拟现实于 90 年代初首次出现在街机上,多年来也曾尝试过几次家庭版,但都没有取得多大成功,但最终虚拟现实将从小众游戏转变为主流游戏平台。今年将推出主流家庭虚拟现实系统,Oculus Rift 将于 5 月上市,HTC Vive、Steam VR 和 PlayStation VR 也将于今年上市。随着这些系统的推出,将带来一个全新的世界,带来前所未有的沉浸感和图形密集的游戏体验。
高质量虚拟现实之所以花了这么长时间才问世,是因为它充满了技术挑战。虚拟现实要想正常工作,就必须欺骗你的大脑,让你相信你实际上处于人造 3D 环境中——例如,在 Crytek 的自由攀岩虚拟现实游戏《The Climb》中,你会对从悬崖上掉下来感到真正的不安——而且它必须做到这一点而不让你感到恶心。
事实证明,这比 20 世纪 90 年代的虚拟现实先驱们预想的要困难得多。1991 年,当 Virtuality 的虚拟现实游戏舱开始出现在街机上时,尽管标价 65,000 美元,但以现代标准来看,它们显然是低科技产品。它们的分辨率为 276x372,帧率仅为 20fps,对于街机游戏来说勉强可以接受,你付了钱,几分钟后就可以玩完了。世嘉和任天堂早期尝试将类似技术带入家庭,在那里它们会被使用更长时间,这导致许多玩家感到不安。
基本的虚拟现实系统由头戴式显示器组成,其中每只眼睛看到的图像略有不同,从而产生立体幻觉,头部跟踪确保当你环顾四周时,虚拟摄像头会跟着你一起移动,给人一种身临其境的感觉。诀窍是无需使用呕吐袋即可做到这一点,而最新的虚拟现实系统是迄今为止对抗晕动症的最佳方法。
晕动症的主要原因是延迟:动作或移动与屏幕上显示之间的延迟。我们的大脑对预期看到的内容和眼睛实际看到的内容之间的细微差异非常敏感,即使是短暂的延迟也可能导致晕动症。如今的 VR 头戴设备的延迟低于 20 毫秒,虽然这对于容易晕动症的人来说可能太长了,但对大多数人来说还是可以接受的。
另一个问题是帧速率。由于移动显示器的持久性,即在帧之间不会清除屏幕,早期版本的 Oculus Rift 存在难看的运动模糊,特别是当你移动头部时。虽然这个问题已经通过较新的低持久性 OLED 显示器得到解决,这些显示器可以在帧之间清除屏幕,但这是有代价的,需要高帧速率来消除闪烁。要保持清晰的运动图像而不闪烁(以及由此产生的眼睛疲劳),需要至少 75fps 的帧速率,最好更快:Oculus Rift 设置为以 90fps 运行。
打造令人信服的 VR 显示器的一个重要因素是视野。虽然我们的水平视野通常约为 170 度,但 VR 显示器始终达不到这个水平,早期的 VR 系统提供的最大视野约为 45 度,这严重降低了身临其境的感觉;更像是通过双筒望远镜观看。然而,得益于现代显示器,新系统已大大改善了这一状况;Oculus Rift 的视野为 110 度,更加令人接受。
最后一个障碍是将所有这些与高分辨率、高细节的视觉效果结合起来,而这正是事情变得真正困难的地方。如果你考虑一下在高细节设置下以 1080p 和 60fps 运行最新游戏所需的 PC 配置,你就会清楚地知道在 VR 中运行游戏所涉及的挑战,其中两个高清等效显示器以 90fps 或更快的速度运行。要无缝地做到这一点需要更多的功率。
值得庆幸的是,NVIDIA 等公司正在通过智能技术帮助提高 VR 的性能,例如 VR SLI,它使您能够使用多个 GPU 并将其分配给特定的眼睛,以及 Multi-Res Shading,这是一种创新技术,可以以更符合其像素密度的分辨率渲染扭曲的 VR 图像的每个部分。这种技术可以将性能提升 50%,而 NVIDIA 的 GameWorks VR 工具包的其他功能(例如上下文优先级和前缓冲渲染)可以进一步帮助减少延迟。
VR 的硬件要求可能会让现在进入该领域的想法有些令人望而生畏,但 NVIDIA 正在通过其 GeForce GTX VR Ready 计划帮助消费者探索 VR 硬件的世界。它推荐了 VR 耳机所需的最低设置:
适用于桌面 VR 的 GeForce GTX 970 GPU 或更高版本(如果您使用的是笔记本电脑,则需要 GTX 980)
支持 USB 3.0 的 PC
CPU: Intel Core i5-4590 同等或更高版本的 CPU
8GB+ RAM 内存/RAM
2 个 USB 3.0 端口和 HDMI 1.3
Windows 7 SP1 或更高版本
为了帮助您快速判断新硬件是否符合标准,NVIDIA 与领先的 PC 制造商、系统制造商、附加卡合作伙伴和零售商合作,使用独特的 GeForce GTX VR Ready 徽章来识别支持 VR 的硬件。升级时留意这一点,您就可以放心,您已经准备好成为游戏界长期以来最大的新事物的一部分。
Jim McCauley 是 Dialect, Inc. 的科技和游戏版主编。