在虚拟现实（VR）技术飞速发展的当下，如何提升VR体验的流畅度与效率，始终是科研人员聚焦的核心问题。近期在一项研究中，加州大学圣地亚哥分校，科罗拉多大学丹佛分校，广东工业大学和内布拉斯加大学林肯分校团队提出了一种 VR 渲染优化方法 YORO，可降低超 50% GPU 开销。
立体渲染技术是当前 VR 应用的主流方式，但它要求为每只眼睛分别渲染视图。这一特性使得 VR 游戏相较于平面屏幕游戏，运行难度大幅增加。由于 GPU 需要承担双倍的渲染任务，导致 VR 游戏的图形保真度难以提升，画面质量大打折扣，进而极大地削弱了 VR 对众多主流游戏玩家的吸引力。
尽管像 Quest 这类独立 VR 头戴设备采用了单通道立体技术，在优化立体渲染过程中的 CPU 绘制调用方面取得了一定进展，但 GPU 仍需对双眼视图进行渲染。这其中包含了成本高昂的每像素着色操作以及内存开销，成为制约 VR 性能进一步提升的瓶颈。
YORO 技术为解决上述难题提供了一种新方法，摒弃了传统的双眼分别渲染模式，首先按照常规方式渲染一只眼睛的视图。对于另一只眼睛的视图，不再进行重复渲染，而是通过两个高效阶段进行合成，即重投影和修补。
需要特别说明的是，YORO 并非基于人工智能的系统，不涉及神经网络，因此不会出现 AI 幻觉等问题，确保了合成视图的准确性和稳定性。
在重投影阶段，系统利用计算着色器将已渲染眼睛的每个像素精准迁移至另一只眼睛的屏幕空间，并标记出那些被遮挡的像素，即已渲染眼睛无法看到的像素。
随后进入修补阶段，借助一个轻量级图像着色器，对重投影步骤中标记出的遮挡像素应用具有深度感知的绘画滤镜。通过将背景像素模糊后填充到这些位置，实现了另一只眼睛视图的合成。
研究人员宣称，YORO 技术能够将 GPU 的渲染开销降低 50% 以上。在大多数情况下，合成出的眼睛视图实现了“视觉上无损”的效果，为用户带来了几乎与真实双眼渲染相同的视觉体验。
在实际测试中，YORO技 术展现出了惊人的性能提升。在 Quest 2 设备上运行 Unity 的 VR Beginner: The Escape Room 示例时，应用 YORO 技术后，帧速率提升了 32%，从 62 FPS 提高到了 82 FPS。
然而，任何技术都难以做到尽善尽美，YORO 技术也不例外。在极近场情况下，即虚拟物体离眼睛非常近时，物体与眼睛的距离越近，立体视差越大，YORO 方法的效果会在一定程度上打折扣。
针对这一情况，研究人员建议直接回归常规的立体渲染方式，甚至可以只针对特定物体，如距离眼睛极近的物体进行渲染，而无需对整个场景进行渲染，从而在保证视觉效果的同时，兼顾性能优化。
此外，YORO 技术还有一个较为重要的限制，即不支持透明几何体。但研究人员指出，在移动 GPU 上，透明效果本身就需要进行第二次渲染，实际应用中很少使用。因此，他们建议将 YORO 插入到透明渲染过程之前，以充分发挥其优势。
为了让更多开发者受益于这项创新技术，Unity 实现的 YORO 源代码已在 GitHub 上发布，且遵循 GNU 通用公共许可证（GPL）。从理论上讲，VR 开发者现在已经可以将这一功能应用到自己的游戏中，为玩家带来更流畅、更高效的 VR 体验。
(审核编辑: 光光)
