VR游戏制作渲染优化方法

Posted 2021-05-01 VRStar教育

VR渲染需要左右眼两幅不同的画面，现在的大部分引擎都是暴力的直接渲染两遍，这样做想想性能也很难达到75FPS（或90FPS），以Oculus DK2为例，1920x1080@75FPS，加上Super Sampling就变成了（UE4默认135%）2592x1458@75FPS

如果是Oculus的消费者版本和HTC Vive，分辨率和刷新率更是提升到了2160x1200@90FPS， 推荐配置是GTX980，以135%的Super Sampling为标准的话，只是Color Buffer每秒的数据量就有2160x1200x1.35x90x8 byte ≈ 2.34GB，这还没算Post Processing里的N多张Render Target和Deferred Rendering的GBuffer、Light Buffer。

性能永远是VR渲染的最具有挑战的部分，本着能省一点是一点的思路，VR的渲染优化我总结了这么一些：

 

虽然VR渲染需要左右两幅画面， 但是有很多效果是不需要画两次的：

• Shadow Map

• 部分的Reflection

• Occlusion Query

• 大多数Post Processing

 

API层面的优化， 有这么几个思路：

• 如果实现了多线程的渲染，一般会有一个Command Buffer，直接分别以不同的View提交两次

• 针对每个物体分别提交两次， 相比上面这个State切换开销会节省一些

• 使用Geometry Shader直接把Mesh分成左右眼的，drawcall不会翻倍了。但是坑爹的GS性能不咋地

• 使用Instancing一次drawcall绘制两个Viewport, 跟GS类似，但性能大约是GS的3倍

这只是减少一些API调用、State切换还有Vertex处理的消耗，那瓶颈最大的Pixel处理的消耗怎么减少呢？

 

Valve使用一个Stencil Mesh, 剔除了17%的像素

　　NVIDIA的GameWorks也提供了一种方法， 叫Multi-Resolution Shading，大概的思路就是边缘的像素经过变形后会损失一些，另外人眼对视线中心的像素更敏感，所以周围一圈可以降低分辨率来渲染。通过这种方式可以节省25%到50的像素

　　硬件方面，NVIDIA和AMD都推出了双GPU渲染的支持，即每块GPU渲染一只眼睛的画面。嗯，这一定是个阴谋，他们肯定在偷着乐：这下显卡不愁卖了
 

 

　　SONY的PS VR在PS4的机能下实现了120FPS。听起来不可思议，实际是60FPS通过reproject插值出中间帧，跟Killzone的Temporal Reprojection 和Oculus的Timewrap差不多原理
 

参考资料：

Fast Stereo Rendering for VR - Google Slides - Google Docs

'Advanced VR Rendering' by Alex Vlachos (Valve) - Steam

GameWorks VR Presentation - NVIDIA Developer

Asynchronous Timewarp Examined