一文讀懂PS VR的120Hz刷新率技術(shù)原理

對(duì)于索尼的諸多PS玩家來(lái)說(shuō)，PlayStationVR的出現(xiàn)無(wú)疑燃起了大家進(jìn)一步的購(gòu)買欲。而PS VR游戲的高畫質(zhì)和功耗也考驗(yàn)著PS主機(jī)的性能。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)硬件的高要求也導(dǎo)致了它進(jìn)一步的更新迭代。PS VR于2016年7月28日面向中國(guó)大陸地區(qū)開(kāi)放預(yù)約，短短數(shù)小時(shí)時(shí)間即宣告售罄，讓人們不得不承認(rèn)索尼的巨大號(hào)召力。而在短短四天之后，也就是8月2日，PlayStation中國(guó)官方微博@PlayStation中國(guó)發(fā)布微博，宣布正在積極籌備第二輪預(yù)約活動(dòng)并將盡快開(kāi)啟。

索尼PlayStation VR是不是真的只是依靠PlayStation游戲主機(jī)的號(hào)召力來(lái)拉動(dòng)銷售呢？答案顯然是否定的。

在官方公布的PlayStation VR詳細(xì)配置中，有一個(gè)參數(shù)明顯在目前三大主流虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯中占據(jù)領(lǐng)先地位——刷新率為120Hz，比HTC Vive和Oculus Rift高了30Hz。在虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯的參數(shù)中，這一數(shù)據(jù)決定了眩暈感的強(qiáng)弱，因而消費(fèi)者們又一次紛紛表示“索尼大法好”。

刷新率和幀數(shù)

刷新率，指顯卡將顯示信號(hào)輸出，屏幕刷新的速度，比如60Hz就是每秒鐘顯卡向顯示器輸出60次信號(hào)，由屏幕決定。

幀數(shù)，是指畫面改變的速度，60fps就是每秒鐘顯卡生成60張畫面圖片，由顯卡決定。

這兩者是相輔相成的，也就是說(shuō)，當(dāng)幀數(shù)和刷新率都能做到高數(shù)值而且能夠同步的時(shí)候，就能實(shí)現(xiàn)很好的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。打個(gè)簡(jiǎn)單的比方，就好像顯卡能夠告訴的翻書(shū)，屏幕能夠很好的跟上翻書(shū)的速度，就能很好的讀完一本書(shū)。

解決了刷新率，就能有效降低畫面渲染延遲，降低了延遲，畫面才能最大程度地跟隨用戶的腦部運(yùn)動(dòng)而變化，繼而效緩解眩暈的情況出現(xiàn)。

對(duì)于PlayStation VR來(lái)說(shuō)，作為一家游戲主機(jī)廠商，即便通過(guò)犧牲分辨率來(lái)大幅提升刷新率以保證游戲流暢性，是由索尼“為玩家提供更好的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)”的理念決定的。相對(duì)來(lái)講，HTC Vive和oculus rift更多的是承擔(dān)的更寬廣的VR解決方案的任務(wù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯的120Hz的刷新率有什么優(yōu)勢(shì)？

相信所有體驗(yàn)過(guò)vr眼鏡的讀者都會(huì)有過(guò)這樣的感受——眩暈。

眩暈被稱作影響虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展的幾大攔路虎之一，目前市場(chǎng)上主流的幾大頭顯都沒(méi)有從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。

出現(xiàn)眩暈的原因是多方面的，人體的生理機(jī)能、頭顯的刷新率和幀數(shù)、VR應(yīng)用的制作質(zhì)量等等，都會(huì)造成眩暈的出現(xiàn)。目前，人類能夠有效實(shí)現(xiàn)改觀的大概只有屏幕的刷新率這一項(xiàng)了。

“幀率是游戲行業(yè)中一個(gè)重要的命題，而虛擬現(xiàn)實(shí)崛起使之重要性翻了4番。HTCVive和OculusRift幀率為90hz；GearVR為60hz；PSVR力壓眾家，三個(gè)不同的模式，最高幀率為120hz。意義何在？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：高幀率、低時(shí)延，能有效較少眩暈癥狀。高端設(shè)備制造商將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定在90hz，而中端GearVR只有60hz?！?/p>

因此在游戲體驗(yàn)上，PlayStation VR沒(méi)有退路，必須要讓自己做到三大頭顯中的最好，不然會(huì)挨罵的。

PS VR另一點(diǎn)不同之處在于，它采用的是橫屏，將畫面一分為二。而上述提到的頭顯采用的都是兩個(gè)豎屏。也就是說(shuō)較于移動(dòng)雙眼屏幕，索尼會(huì)采取稍稍不同的機(jī)械手段去處理IPD（雙眼間距）。

相比于其他主流頭顯，索尼頭顯的屏幕分辨率要比HTCVive和OculusRift低。也許你認(rèn)為會(huì)帶來(lái)更嚴(yán)重的紗窗效應(yīng)（特別是在舊一代原型機(jī)），其實(shí)不盡然。索尼Dr.RichardMarks表示：并不是每個(gè)1080p分辨率的屏幕都是一樣的。PSVR屏幕每一像素內(nèi)包含三個(gè)子像素和純正的RGB色彩；而有些顯示屏并沒(méi)有覆蓋RGB全色域，所以每一像素的子像素更少。PSVR的幀率也非常高。其實(shí)最大的影響是光學(xué)鏡片。設(shè)計(jì)師費(fèi)了很大的功夫才妥善匹配好鏡片與屏幕視場(chǎng)。

PlayStation VR的120Hz的刷新率是真是假？

中國(guó)有句古話：假作真來(lái)假亦真，用來(lái)形容PlayStation VR的120Hz刷新率是最合適不過(guò)了。PlayStation VR是通過(guò)Asynchronous Reprojection 的輔助做到120幀游戲顯示的，注意——是輔助，做技術(shù)的人，怎么能說(shuō)是假的呢？

PlayStation VR屏幕其實(shí)是支持三種顯示模式的：

原生120hz

PlayStation VR確實(shí)有真的原生120hz的顯示刷新率，但這種模式要求開(kāi)發(fā)者對(duì)應(yīng)用的優(yōu)化做得足夠好，或者應(yīng)用本身就對(duì)機(jī)能的要求不高，而這種情況往往是不太可能出現(xiàn)的。

原生90hz，后期推出的新固件支持的新模式

90hz的刷新率同htc vive和Oculus Rift的刷新率一樣，想必就是索尼做出的一個(gè)妥協(xié)方案，有助于幫助開(kāi)發(fā)者更好更積極的為PlayStation VR生產(chǎn)內(nèi)容。當(dāng)開(kāi)發(fā)者發(fā)現(xiàn)自己的應(yīng)用能輕松的超過(guò)超過(guò)60Fps，但又很難達(dá)到120Fps，就可以選擇折中的90Fps為目標(biāo)，這是為開(kāi)發(fā)者留出的一個(gè)漏洞，也是為索尼自己留出的一條退路。

原生60hz，通過(guò) Asynchronous Reprojection 轉(zhuǎn)換成120Hz

原生60Hz，通過(guò)異步重投影技術(shù)實(shí)現(xiàn)120Hz。噱頭非常足，所以最吸引大家的眼球，反而沒(méi)那么關(guān)注兩外兩個(gè)顯示模式了。當(dāng)然，這個(gè)方法一定是有其缺陷的，不然索尼也就沒(méi)必要推出另外兩個(gè)模式了。

Asynchronous Reprojection的實(shí)現(xiàn)

在應(yīng)用使用過(guò)程中，渲染畫面所耗費(fèi)的機(jī)能是非常大的，也是比較消耗時(shí)間的。虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯對(duì)于延遲的要求非常高，如果在畫面渲染上花費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，畫面?zhèn)骰仡^顯內(nèi)的顯示屏上時(shí)錯(cuò)過(guò)了當(dāng)前幀的同步，就會(huì)直接跳往下一幀，用戶會(huì)暈的昏天暗地。

PlayStation VR的1000hz傳感器，在每一毫秒里都會(huì)提供新的位置信息。Asynchronous Reprojection利用每?jī)蓭g畫面幾乎非常接近的特點(diǎn)，用盡量小的機(jī)能消耗來(lái)生成對(duì)應(yīng)當(dāng)前人眼位置的畫面。用戶則能夠在下一幀畫面刷新之前，看到扭曲過(guò)的和最新的位置數(shù)據(jù)最接近的一幀畫面，以暫時(shí)對(duì)應(yīng)頭部數(shù)據(jù)。

所謂異步，就是將上述線程和圖像渲染處理線程分離開(kāi)，是把這個(gè)線程和圖像渲染線程分離開(kāi)來(lái)。因?yàn)槿绻@兩個(gè)線程順序進(jìn)行，由于可能出現(xiàn)畫面渲染尚未完成的情況，造成Reprojection也被延后，但幀同步是固定時(shí)刻進(jìn)行的，那么Asynchronous Reprojection就失去意義了。也就是說(shuō)，所謂異步重投影，就是一幀是真實(shí)的，而下一幀是根據(jù)上一幀畫面扭曲生成的。

雖然異步重投影有效的解決了幀率不夠的問(wèn)題，但并不是說(shuō)完美的，這種方式有其本身的缺陷。

編者結(jié)語(yǔ)

PlayStation VR的120Hz高刷新率是其產(chǎn)品定位的結(jié)果，并不能說(shuō)明另外兩家頭顯在技術(shù)上弱于索尼。正好相反，Oculus在異步重投影上的技術(shù)積累比索尼更強(qiáng)，HTC也多次強(qiáng)調(diào)會(huì)加強(qiáng)對(duì)異步重投影的運(yùn)用。

但是必須要承認(rèn)，PlayStation VR的120Hz高刷新率在游戲體驗(yàn)的效果增強(qiáng)上是非常明顯的，畢竟索尼將技術(shù)真真實(shí)實(shí)的運(yùn)用到了產(chǎn)品上不是。

對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，異步重投影是為了在機(jī)器性能跟不上和應(yīng)用畫面卡頓時(shí)，照顧用戶大腦對(duì)現(xiàn)實(shí)世界理解的一種顯示方式。如果開(kāi)發(fā)者能夠?qū)?yōu)化做得足夠好，直接選用原生120Hz才是真正的大法呢。