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文 | VR陀螺 鍋灶

2018年8月21日，英偉達在德國科隆發(fā)布了新一代基于Turing架構(gòu)的顯卡：GeForce RTX 2080/2080Ti。預(yù)購RTX 2080及RTX 2080TI的朋友基本已經(jīng)收到實物了，不知道各位對這一新的“煤氣灶”是否滿意？火力夠不夠旺？玩笑歸玩笑?；氐絍R行業(yè)中，相信有不少觀眾對新顯卡會有疑問，這新顯卡對VR能有多大的作用？

借此契機，陀螺菌在廣州天河NVIDIA RTX溝通會上采訪到NVIDIA中國區(qū)技術(shù)市場經(jīng)理朱亮，探討GeForce RTX 20系列對VR開發(fā)帶來的可能性。

“4K基本滿足游戲競技對屏幕的要求，分辨率（高分辨率的使用場景）的未來市場在VR上”，朱亮說道。

實時光線追蹤+深度學(xué)習(xí)，把CG電影的效果用在游戲上

此處推出的新旗艦為GeForce RTX 2080Ti，次旗艦為GeForce RTX 2080，出人意料的是新顯卡并沒有使用坊間猜測的GTX 1180這一名稱。此次的新品，NVIDIA不但將系列名稱直接升到GeForce 20，而且舍去了延用十代的GTX這一前置，取而代之的是RTX。

RTX的名稱的是由光線追蹤Ray Tracing的兩個首字母R和T組成，NVIDIA RTX所指的便是實時光線追蹤技術(shù)。雖然名字聽上去很厲害，但相較于全新的Turing架構(gòu)，其名稱的改動就顯得微不足道。

由于Turing架構(gòu)涉及過多專業(yè)性的技術(shù)，網(wǎng)上技術(shù)論壇已經(jīng)有較為詳細的分析，陀螺菌在此便不做過多的贅述，下文主要以新架構(gòu)帶來的功能和開發(fā)可能性進行分析。

Turing架構(gòu)其實并不是完全陌生的，去年NVIDIA發(fā)布了TITAN V時就已展示過這項架構(gòu)，這次NVIDIA換了一種方式用Turing架構(gòu)來構(gòu)建游戲產(chǎn)品線。按照NVIDIA以往的顯卡展示習(xí)慣，每一代旗艦游戲顯卡都脫胎于該架構(gòu)的首款TITAN。

實時光線追蹤

新顯卡的測評首先帶來刷新率和畫面效果的提升。新的兩款顯卡RTX 2080與GTX 1080Ti在實測中，展示了不俗的成績，在4K畫質(zhì)下都能穩(wěn)定流暢地運行游戲。且比GTX 1080Ti高出15左右的幀。有同行的小伙伴使用兩款顯卡對《使命召喚》進行了測試，RTX 2080達到了的93fps，接近破百。

不僅如此，新顯卡提供了新的游戲設(shè)計方向，且大大提高玩家的游戲真實度——實時光線追蹤。

傳統(tǒng)的3D渲染一直使用一種叫做光柵化技術(shù)。這項技術(shù)多年來一直是實時渲染的常規(guī)技術(shù)，長期使用在游戲中。但是這個技術(shù)存在一定的缺陷，如光柵化的陰影經(jīng)常出現(xiàn)混淆和光泄漏，導(dǎo)致程序員需要去進行BUG修復(fù)，且真實感弱。而光線追蹤技術(shù)長期以來被用于非實時繪制，它通過模擬光的物理行為來提供逼真的光照。

光線追蹤通過跟蹤光從觀看者的眼睛穿過虛擬3D場景時的路徑來計算像素的顏色。當(dāng)它穿越場景時，光可以從一個物體引起反射至其他物體，被物體阻擋會產(chǎn)生陰影，或者穿過透明或半透明物體。所有這些相互作用被組合以產(chǎn)生然后在屏幕上顯示的像素的最終顏色。這一種計算工作十分繁重且高負荷的渲染技術(shù)，對硬件的要求較高，所以更多的用于制作CG和電影。

新的GeForce 20在Turing架構(gòu)的每個SM中新增RT Core是邁向?qū)崟r光線追蹤的關(guān)鍵，硬件加速是實現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一途徑。將CG電影的技術(shù)用于游戲中，獲得更流暢、更好的游戲體驗，提高沉浸感。

在技術(shù)的探討中，朱亮說出了一句：“4K基本滿足游戲競技對屏幕的要求，分辨率（高分辨率的使用場景）的未來市場在VR上?！?/p>

人工智能

在之前的Volta GV100中，英偉達首次引入的張量核心Tensor Core，而此次的Turing架構(gòu)中的張量核心是前者的增強版本。它設(shè)計增加了INT8和INT4精確模式來測算可接受的工作負載，F(xiàn)P16也完全支持這種工作負載的精確測算。

在基于Turing的GeForce游戲核心中引入張量內(nèi)核，將AI實時深度學(xué)習(xí)引入游戲應(yīng)用程序。Turing張量核心加速了NVIDIA NGX神經(jīng)服務(wù)的基于AI的特性，增強了圖形、渲染和其他類型的客戶端應(yīng)用程序的效率。對此朱亮舉了一個例子：“之前的AI學(xué)習(xí)例如阿爾法狗，它的學(xué)習(xí)行為就像司機叫新手上路，但是不同的路況就要有指導(dǎo)，這導(dǎo)致有太多的人工干預(yù)。Turing張量核心加速和提高了AI的學(xué)習(xí)過程及能力，現(xiàn)在老司機只要帶他開一次，他就可以自己學(xué)習(xí)了，這可以大大減輕開發(fā)者的開發(fā)難度和精力。”

新的NGX神經(jīng)圖形框架將AI集成到整個圖形管線中，使AI算法能夠執(zhí)行驚人的圖像增強和生成。采用可變速率著色的新圖靈著色器架構(gòu)允許著色器將處理能力集中在細節(jié)豐富的區(qū)域，從而提高整體性能。例如游戲過程中，AI會著重渲染游玩的畫面，對不需要渲染的地方進行適當(dāng)舍棄。在VR游戲、應(yīng)用中，游戲的特殊性會出現(xiàn)許多畫面渲染上的問題，而人工智能的學(xué)習(xí)，可以很大程度的減少游戲運行負荷，提高渲染效率。

Virtual Link接口

從外觀來看，GeForce 20對VR帶來的最大的變化就是VirtualLink，現(xiàn)階段的VR頭顯與PC的連接需要2-3條線，以HTC為例，需要一個USB接口、一個HDMI接口及另一個充電線。這對終端用戶來說會導(dǎo)致線條繁雜的情況，一定情況會限制了玩家在戴著頭盔時四處走動的能力。

相信有不少小伙伴嘗試過玩到一半，其中一個接口脫落的情況。為了解決這個問題，NVIDIA將其中一個視訊輸出端口設(shè)計為USB-C并得到SudialLink的硬件支持，叫做VirtualLink。VirtualLink能將VR頭盔的供電、顯示和回傳數(shù)據(jù)整合到一個USB-C連接上。

Turing 引入的 USB-C 輸出可以支持 HBR3 四信道 DP 支持或者 HBR3 雙信道 DP+ 雙信道 SuperSpeed USB3 支持。而 VirtualLink 則跟更一步，在提供 HBR3 四信道 DP 的同時還支持 SuperSpeed USB 3 用于傳輸反饋控制信號。USB-C 和 VirtualLink 都能為頭盔供電，其中 USB-C 提供了 100 瓦的可選供電支持，而 VirtualLink 則是強制 5 瓦、可選 27瓦。如果頭盔的耗電在 27 瓦內(nèi)，使用一根 VirtualLink 就能滿足包括供電、顯示、控制反饋，比目前的三根線要簡單多了，而它的接口同樣是 USB-C。

目前，VirtualLink 獲得了 NVIDIA、AMD、微軟、Oculus、Valve 的支持。據(jù)朱亮透露國內(nèi)已經(jīng)有三家頭顯設(shè)計廠商在進行基于VirtualLink接口的頭顯設(shè)計，而HTC目前并沒有與英偉達有技術(shù)交流。

在接口設(shè)計上，陀螺菌咨詢了VirtualLink轉(zhuǎn)接外設(shè)技術(shù)的相關(guān)問題（通過轉(zhuǎn)接器將之前的USB線和HDMI線轉(zhuǎn)換成VirtualLink），朱亮表示：“在理論上是可行的?！?/strong>開發(fā)者們對此有沒有一些新的想法呢？

VR游戲開發(fā)空間擴大，更寬的視域，更沉浸的音效

以上便是GeForce 20帶來新的技術(shù)進步，對于VR而言，能在4K的分辨率下，保持60Fps以上的游戲體驗，就能有流暢且不會暈眩的游戲體驗。但是4K的VR頭顯，技術(shù)還不太完善。VR體驗現(xiàn)階段最大的限制有兩個，其一是頭顯硬件，其二是主機硬件能否保證優(yōu)質(zhì)畫面及流暢性。

“在VR游戲體驗中，更多的是注重沉浸感和真實度，傳統(tǒng)的顯卡是沒法達到實時光線追蹤，且此次顯卡帶的HW-Accelerated RT Audio（聲學(xué)模擬）和Variable Rate Shading（可變速率著色）。能更好的達到模擬現(xiàn)實，讓游戲體驗更加真實。”朱亮說道。

除了上文所寫的功能外，新的顯卡在VR方面還帶來聲音的效果渲染的功能——HW-Accelerated RT Audio（聲學(xué)模擬）。這個功能能讓游戲的聲音效果與環(huán)境的畫面重合，讓聲更加真實，讓游戲的沉浸感受更強。

另一方面人工智能芯片還帶來一項新功能——可變速率著色(VRS, Variable Rate Shading) 。這個功能能夠優(yōu)化渲染。主要方法是在場景的細節(jié)區(qū)域中應(yīng)用更多著色性能，并在擁有較少可感知細節(jié)的場景中限制性能。這可以降低場景外圍區(qū)域（用戶不太可能留意的區(qū)域，尤其是當(dāng)與眼動追蹤相結(jié)合時）的著色率，從而用于焦點渲染。這使得大場景的VR世界有更好渲染效果，減少渲染功耗。

在英偉達的VR技術(shù)，有一個名為Multi-View Rendering（超寬視域）的功能，這項功能支持頭顯開發(fā)者在設(shè)計VR頭顯時，更進一步擴充視域面積。在現(xiàn)階段的VR頭顯中，不難發(fā)現(xiàn)會存在邊緣視覺死角的問題。玩過Oculus Go的小伙伴都知道，由于頭顯模型的設(shè)計的影響，不少東方人在使用時出現(xiàn)漏光的問題，這會導(dǎo)致游戲體驗很“出戲”。要解決這個問題，提高玩家沉浸感，需要讓頭顯的視域大于眼睛的視域。讓眼睛的視域重合在游戲世界當(dāng)中。

考慮到有的觀眾是游戲玩家，陀螺菌也查找了相關(guān)的性能資料。在性能提升方面，國內(nèi)的游戲網(wǎng)站Game234對2080TI在SteamVR進行基準(zhǔn)測試。RTX 2080TI的性能幾乎是GTX 2080的兩倍，2080也要比1080好上大約50%。這也比使用DX11、DX12進行測試得到的結(jié)果差距更大，在這些環(huán)境下，2080會比1080強大約30%-40%。2080TI比1080TI快大約30%，但要注意的是，未來那些使用RT或者Tensor核心的游戲?qū)玫礁玫膬?yōu)化。

從測試結(jié)果來看，新一代英偉達顯卡對于VR程序的圖形顯示優(yōu)化有了大幅度的提升。對于Vive Pro、三星玄龍或者StarVR這些高分辨率的VR頭顯來說，2080或者2080 TI提升的圖形處理性能將會大大提升顯示效果。

英偉達為代表的巨頭都在不停的推動行業(yè)的發(fā)展

除了上面所提的功能之外，在很多細節(jié)方面也有設(shè)計了不少新的功能，以用于方便開發(fā)者進行開發(fā)。從2016年GTX10系列到現(xiàn)在的RTX20系列，我們能看到英偉達在不斷的在畫面、刷新率、優(yōu)化等領(lǐng)域刺激和推動著VR硬件的發(fā)展，且以十分前沿的思想去推動VR行業(yè)的發(fā)展。

上面所提的很多功能中，在現(xiàn)階段很難找到相關(guān)的硬件進行配置，以4K頭顯為例，現(xiàn)在市場上的單眼4K頭顯僅有小派和Star VR兩家。且這些設(shè)備都是今年發(fā)布的產(chǎn)品。雖然產(chǎn)品少而且還不能達到理想的狀態(tài)，但是我們還是能從中看到VR行業(yè)的發(fā)展。VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不是僅靠一家就可以推動的，電腦配置、頭顯終端、芯片等都是其發(fā)展的要素缺一不可。

今年VR行業(yè)雖然整體較為偏冷，但是我們還是能看到不少大廠在用實際行動在為這一個行業(yè)的發(fā)展打基礎(chǔ)。

NVIDIA 全球副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理張建中在之前的采訪中也多次提到：“VR 是非常有前景的行業(yè)，我非?？春?VR 的發(fā)展，在今后很多年的發(fā)展當(dāng)中，VR 將會一直引導(dǎo)整個計算行業(yè)跟圖形行業(yè)的發(fā)展。在過去幾年當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)整個行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)慢慢建立起來了。"

而英偉達，則正是給VR構(gòu)建生態(tài)的重要一員。

雖然在投資領(lǐng)域英偉達沒有的太多動向，但其在 VR領(lǐng)域卻有著不少的研究，在今年3月份英偉達與無人駕駛汽車平臺DRIVE進行虛擬遠程控制汽車；在今年4月份英偉達Holodesk將IKinema動捕技術(shù)整合到其體系之中，并進行相關(guān)技術(shù)研發(fā)；在今年9月份英偉達為開發(fā)者推出VRWorks SDK 3.0版本等。我們能看到其在VR領(lǐng)域的耕耘。