[發(fā)明專利]一種用于虛擬現實的同步時間卷曲計算方法

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• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106971368A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 宰小濤;黃柴銘;石加圣;陳玉琨
• 申請（專利權）人: 上海拆名晃信息科技有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種時間卷曲計算方法，尤其是一種用于虛擬現實的同步時間卷曲計算方法。

背景技術

虛擬現實，也稱虛擬實境(Virtual Reality)，簡稱VR技術，是指利用計算機模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以實時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。

影響虛擬現實系統沉浸感的一個關鍵的技術指標是系統延遲時間，系統延遲時間是指從用戶佩戴的虛擬現實設備姿態(tài)信息發(fā)生改變到反應該姿態(tài)信息的圖像顯示在頭戴顯示器上的時間間隔(Motion-to-Photon)，此時間間隔越短，意味著用戶看到的畫面與自身運動姿態(tài)越匹配，用戶就不容易產生眩暈感，但是由于屏幕顯示、圖形計算、數據傳輸、傳感器響應等因素的影響，虛擬現實系統不可避免的存在一定的延時。

根據現有技術，如果希望得到較好的用戶體驗，虛擬現實系統延遲時間必須要小于20ms。為了降低系統延時，在圖形計算過程中當圖形渲染幀率達不到相應要求時，可采用時間卷曲(Time Warping,TW)技術，現有同步時間卷曲技術方案中，在一個垂直同步信號(Vertical Sync，VSYNC)到來時，CPU(中央處理器)中游戲引擎分發(fā)內容生成的任務后，內容渲染操作和時間卷曲操作在同一個GPU(圖形處理器)隊列中順序執(zhí)行，即只有在完成內容渲染操作后，才進行時間卷曲操作，此方案的一個缺點是游戲引擎分發(fā)任務操作會占用渲染內容時間，且當某一幀渲染時間過長時，畫面會出現撕裂。

現有技術中的再投影技術會在每一個垂直同步信號到來時，對上一幀的渲染內容進行一次預測再投影，之后由GPU進行內容渲染，在渲染內容完成后對渲染內容進行再投影操作，當下一個垂直同步信號到來前，如果內容渲染和再投影操作完成，則顯示經過再投影操作的渲染內容；當渲染內容耗時較長，在下一個垂直同步信號到來時未完成內容渲染與再投影操作，則顯示經過預測再投影的上一幀內容，此方法存在預測再投影操作時采集到的虛擬現實設備姿態(tài)信息與垂直同步信號到來后顯示渲染內容時虛擬現實設備的姿態(tài)信息存在時間差的不足之處。

為了應對上述問題，本發(fā)明設計了一種同步時間卷曲計算方法，對CPU端游戲引擎的操作不做任何改動，而對GPU端進行優(yōu)化，將所有提交的GPU操作延遲到下一個垂直同步信號到達的時間點才開始執(zhí)行。此方法優(yōu)點在于整個同步時間卷曲技術操作不受GPU硬件廠商所提供的技術支持的限制，且CPU游戲引擎的任務分發(fā)操作不占用GPU內容渲染與時間卷曲操作的時間，在垂直同步信號到來前為內容渲染操作留出相對充足的時間，保證整個內容渲染至顯示過程的穩(wěn)定流暢，能夠有效的解決顯示延時較長等問題，以此給用戶提供良好的虛擬現實沉浸感。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是：設計了一種同步時間卷曲計算方法，解決現有技術中同步時間卷曲的延時及畫面撕裂問題，同時避免了現有時間卷曲技術對硬件的依賴。

本發(fā)明的技術方案是：設計了一種同步時間卷曲計算方法，在垂直同步信號到來時，CPU端游戲引擎分發(fā)內容生成任務，而GPU端將所有提交的GPU操作延遲到下一個垂直同步信號到達的時間點執(zhí)行，包括內容渲染任務和時間卷曲操作。

與現有技術相比，本發(fā)明技術方案具有以下有益效果：本發(fā)明方案改變了傳統的CPU端提交任務后，GPU端立即執(zhí)行的操作模式，從而將虛擬現實系統中CPU端的處理時間和GPU端的處理時間分離開來，即CPU端進行操作的時間不占用GPU端操作時間，在垂直同步信號到來前為內容渲染和時間卷曲操作留出相對充足的時間，作為一個適用范圍更廣和系統延遲更低的虛擬現實同步時間卷曲解決方案，本方案保證了整個操作過程的穩(wěn)定流暢，給用戶提供良好的虛擬現實沉浸感的體驗。

附圖說明

圖1為用戶姿態(tài)改變至相匹配內容輸出流程圖；

圖2為現有同步時間卷曲技術實現流程圖；

圖3為本發(fā)明技術方案同步時間卷曲實現流程圖。

具體實施方式

如背景技術中所述，現有技術的時間卷曲方法在實際應用中仍然存在受制于硬件結構，延時較長，內容渲染耗時較長時出現畫面撕裂現象等問題。

在本發(fā)明方案中，設計了一種同步時間卷曲計算方法，在垂直同步信號到來時，CPU端游戲引擎分發(fā)內容生成任務，而GPU端將所有提交的GPU操作延遲到下一個垂直同步信號到達的時間點執(zhí)行，包括內容渲染任務和時間卷曲操作，以此保證為內容渲染操作留出相對充足的時間。