[发明专利]一种用于虚拟现实的同步时间卷曲计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时间卷曲计算方法，尤其是一种用于虚拟现实的同步时间卷曲计算方法。

背景技术

虚拟现实，也称虚拟实境(Virtual Reality)，简称VR技术，是指利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以实时、没有限制地观察三维空间内的事物。

影响虚拟现实系统沉浸感的一个关键的技术指标是系统延迟时间，系统延迟时间是指从用户佩戴的虚拟现实设备姿态信息发生改变到反应该姿态信息的图像显示在头戴显示器上的时间间隔(Motion-to-Photon)，此时间间隔越短，意味着用户看到的画面与自身运动姿态越匹配，用户就不容易产生眩晕感，但是由于屏幕显示、图形计算、数据传输、传感器响应等因素的影响，虚拟现实系统不可避免的存在一定的延时。

根据现有技术，如果希望得到较好的用户体验，虚拟现实系统延迟时间必须要小于20ms。为了降低系统延时，在图形计算过程中当图形渲染帧率达不到相应要求时，可采用时间卷曲(Time Warping,TW)技术，现有同步时间卷曲技术方案中，在一个垂直同步信号(Vertical Sync，VSYNC)到来时，CPU(中央处理器)中游戏引擎分发内容生成的任务后，内容渲染操作和时间卷曲操作在同一个GPU(图形处理器)队列中顺序执行，即只有在完成内容渲染操作后，才进行时间卷曲操作，此方案的一个缺点是游戏引擎分发任务操作会占用渲染内容时间，且当某一帧渲染时间过长时，画面会出现撕裂。

现有技术中的再投影技术会在每一个垂直同步信号到来时，对上一帧的渲染内容进行一次预测再投影，之后由GPU进行内容渲染，在渲染内容完成后对渲染内容进行再投影操作，当下一个垂直同步信号到来前，如果内容渲染和再投影操作完成，则显示经过再投影操作的渲染内容；当渲染内容耗时较长，在下一个垂直同步信号到来时未完成内容渲染与再投影操作，则显示经过预测再投影的上一帧内容，此方法存在预测再投影操作时采集到的虚拟现实设备姿态信息与垂直同步信号到来后显示渲染内容时虚拟现实设备的姿态信息存在时间差的不足之处。

为了应对上述问题，本发明设计了一种同步时间卷曲计算方法，对CPU端游戏引擎的操作不做任何改动，而对GPU端进行优化，将所有提交的GPU操作延迟到下一个垂直同步信号到达的时间点才开始执行。此方法优点在于整个同步时间卷曲技术操作不受GPU硬件厂商所提供的技术支持的限制，且CPU游戏引擎的任务分发操作不占用GPU内容渲染与时间卷曲操作的时间，在垂直同步信号到来前为内容渲染操作留出相对充足的时间，保证整个内容渲染至显示过程的稳定流畅，能够有效的解决显示延时较长等问题，以此给用户提供良好的虚拟现实沉浸感。

发明内容

本发明目的是：设计了一种同步时间卷曲计算方法，解决现有技术中同步时间卷曲的延时及画面撕裂问题，同时避免了现有时间卷曲技术对硬件的依赖。

本发明的技术方案是：设计了一种同步时间卷曲计算方法，在垂直同步信号到来时，CPU端游戏引擎分发内容生成任务，而GPU端将所有提交的GPU操作延迟到下一个垂直同步信号到达的时间点执行，包括内容渲染任务和时间卷曲操作。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：本发明方案改变了传统的CPU端提交任务后，GPU端立即执行的操作模式，从而将虚拟现实系统中CPU端的处理时间和GPU端的处理时间分离开来，即CPU端进行操作的时间不占用GPU端操作时间，在垂直同步信号到来前为内容渲染和时间卷曲操作留出相对充足的时间，作为一个适用范围更广和系统延迟更低的虚拟现实同步时间卷曲解决方案，本方案保证了整个操作过程的稳定流畅，给用户提供良好的虚拟现实沉浸感的体验。

附图说明

图1为用户姿态改变至相匹配内容输出流程图；

图2为现有同步时间卷曲技术实现流程图；

图3为本发明技术方案同步时间卷曲实现流程图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术的时间卷曲方法在实际应用中仍然存在受制于硬件结构，延时较长，内容渲染耗时较长时出现画面撕裂现象等问题。

在本发明方案中，设计了一种同步时间卷曲计算方法，在垂直同步信号到来时，CPU端游戏引擎分发内容生成任务，而GPU端将所有提交的GPU操作延迟到下一个垂直同步信号到达的时间点执行，包括内容渲染任务和时间卷曲操作，以此保证为内容渲染操作留出相对充足的时间。