在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，如何提升VR體驗(yàn)的流暢度與效率，始終是科研人員聚焦的核心問題。近期在一項(xiàng)研究中，加州大學(xué)圣地亞哥分校，科羅拉多大學(xué)丹佛分校，廣東工業(yè)大學(xué)和內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校團(tuán)隊(duì)提出了一種 VR 渲染優(yōu)化方法 YORO，可降低超 50% GPU 開銷。

立體渲染技術(shù)是當(dāng)前 VR 應(yīng)用的主流方式，但它要求為每只眼睛分別渲染視圖。這一特性使得 VR 游戲相較于平面屏幕游戲，運(yùn)行難度大幅增加。由于 GPU 需要承擔(dān)雙倍的渲染任務(wù)，導(dǎo)致 VR 游戲的圖形保真度難以提升，畫面質(zhì)量大打折扣，進(jìn)而極大地削弱了 VR 對(duì)眾多主流游戲玩家的吸引力。

盡管像 Quest 這類獨(dú)立 VR 頭戴設(shè)備采用了單通道立體技術(shù)，在優(yōu)化立體渲染過程中的 CPU 繪制調(diào)用方面取得了一定進(jìn)展，但 GPU 仍需對(duì)雙眼視圖進(jìn)行渲染。這其中包含了成本高昂的每像素著色操作以及內(nèi)存開銷，成為制約 VR 性能進(jìn)一步提升的瓶頸。

YORO 技術(shù)為解決上述難題提供了一種新方法，摒棄了傳統(tǒng)的雙眼分別渲染模式，首先按照常規(guī)方式渲染一只眼睛的視圖。對(duì)于另一只眼睛的視圖，不再進(jìn)行重復(fù)渲染，而是通過兩個(gè)高效階段進(jìn)行合成，即重投影和修補(bǔ)。

需要特別說明的是，YORO 并非基于人工智能的系統(tǒng)，不涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，因此不會(huì)出現(xiàn) AI 幻覺等問題，確保了合成視圖的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

在重投影階段，系統(tǒng)利用計(jì)算著色器將已渲染眼睛的每個(gè)像素精準(zhǔn)遷移至另一只眼睛的屏幕空間，并標(biāo)記出那些被遮擋的像素，即已渲染眼睛無法看到的像素。

隨后進(jìn)入修補(bǔ)階段，借助一個(gè)輕量級(jí)圖像著色器，對(duì)重投影步驟中標(biāo)記出的遮擋像素應(yīng)用具有深度感知的繪畫濾鏡。通過將背景像素模糊后填充到這些位置，實(shí)現(xiàn)了另一只眼睛視圖的合成。

研究人員宣稱，YORO 技術(shù)能夠?qū)?GPU 的渲染開銷降低 50% 以上。在大多數(shù)情況下，合成出的眼睛視圖實(shí)現(xiàn)了“視覺上無損”的效果，為用戶帶來了幾乎與真實(shí)雙眼渲染相同的視覺體驗(yàn)。

在實(shí)際測(cè)試中，YORO技 術(shù)展現(xiàn)出了驚人的性能提升。在 Quest 2 設(shè)備上運(yùn)行 Unity 的 VR Beginner: The Escape Room 示例時(shí)，應(yīng)用 YORO 技術(shù)后，幀速率提升了 32%，從 62 FPS 提高到了 82 FPS。

然而，任何技術(shù)都難以做到盡善盡美，YORO 技術(shù)也不例外。在極近場(chǎng)情況下，即虛擬物體離眼睛非常近時(shí)，物體與眼睛的距離越近，立體視差越大，YORO 方法的效果會(huì)在一定程度上打折扣。

針對(duì)這一情況，研究人員建議直接回歸常規(guī)的立體渲染方式，甚至可以只針對(duì)特定物體，如距離眼睛極近的物體進(jìn)行渲染，而無需對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行渲染，從而在保證視覺效果的同時(shí)，兼顧性能優(yōu)化。

此外，YORO 技術(shù)還有一個(gè)較為重要的限制，即不支持透明幾何體。但研究人員指出，在移動(dòng) GPU 上，透明效果本身就需要進(jìn)行第二次渲染，實(shí)際應(yīng)用中很少使用。因此，他們建議將 YORO 插入到透明渲染過程之前，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

為了讓更多開發(fā)者受益于這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，Unity 實(shí)現(xiàn)的 YORO 源代碼已在 GitHub 上發(fā)布，且遵循 GNU 通用公共許可證（GPL）。從理論上講，VR 開發(fā)者現(xiàn)在已經(jīng)可以將這一功能應(yīng)用到自己的游戲中，為玩家?guī)砀鲿?、更高效?VR 體驗(yàn)。