VR视觉显示大提升，NVIDIA VRSS 2全解析
编者按：本文来自微信公众号“青亭网”（ID:qingtinwang），作者：前沿科技新媒体，编辑：hi188，36氪经授权发布。
NVIDIA近两年真的是有点科技大爆炸的意思，显卡性能不断提高，对应在软件和AI整合方面同步在加速。尤其是以：光线追踪、DLSS、VRS和VRSS，大幅在提升画面质量，而且VRSS就是面向VR/AR领域。
今年的GTC大会，NVIDIA宣布了升级版的VRSS 2，特点就是融合眼球追踪数据，真正实现动态注视区超采样渲染，实现了更符合人类视觉效果、高质量画面。而去年VRSS时仅支持固定中心区域超采样，虽然能满足大部分当下VR头显运行需求，没有眼球追踪数据的VRSS是没有灵魂的，VRSS 2就这么来了。
1，VRS是什么
VRSS（Variable Rate Supersampling，可变速率超级采样）是NVIDIA在自家显卡AI软件能力的其中之一，其基于VRS（Variable Rate Shading，可变着色率）技术。
VRS是图灵架构引入的新技术，它的目标是的通过更低的功耗实现同等画面效果，或通过同等功耗实现更好的画面效果。
它的原理是，将着色率和单像素区分开，VRS下可对一大块像素统一进行着色。例如下图，原来是1×1的像素着色，现在可以进行2×2，4×4，2×1，1×2，2×4，4×2，共7种着色方式，这样就可以将原本16次的着色降低为1次，大幅降低GPU算力。
VRS原理示意图
具体来说，应用到游戏中可以将一副画面的不同区域进行划分区域的着色，就像上图中赛车游戏整体画面进行分割。将中间蓝色区域进行1×1渲染，两侧绿色区域进行2×2渲染，红色次要区域进行4×4渲染，不同画面区域灵活的选择渲染方式。
因为VRS仅适用于Turing架构的显卡，因此VRSS也同样如此，仅适用于RTX系列显卡。
2，VRSS又是什么
了解了VRS特性之后，相信很多小伙伴都会发现，VRS非常适合于人眼的自然特征，将人眼目光注视区域重点渲染，周围区域次要渲染。
为此，专注为VR提供更佳显示能力的VRSS技术诞生，它基于VRS，特点是：拥有最高8倍的超采样方案，从而提供更好的视觉效果。同时，还提供划分区域的动态渲染的VRS功能。
2020年VRSS，固定中心区域超采样示意图
在去年初CES上，VRSS首次发布时其仅支持固定中心区域的超采样显示，原因很简单，因为这是人们使用VR的主要视觉区域，这样也考虑到硬件性能，因为还需要保证给VR提供90帧的稳定画面。
当时NVIDIA测试数据时，在《Boneworks中》游戏中，基于RTX 2080 Ti显卡，结合VRSS可以稳定在90帧，但如果不开启VRSS使用全屏4倍超采样，画面根据图中来看也就是75帧左右的水平。
可见，VRSS技术可以为PC VR游戏提供更好的观感，让画面细节更丰富，例如在阅读场景。
另一个重要的因素是，考虑到很多开发者在VRS API中遇到各种各样的问题。VRSS无需依赖API，只需在NVIDIA驱动中就能打开，这对开发者和玩家来说也更加便利。
3，VRSS 2提升在哪
前面提到，VRSS特点是只能提供固定的中心区域8倍超采样，虽然这足够满足目前绝大多数VR头显，甚至Quest 2这类移动设备也在采用类似的技术方案来平衡功耗。考虑到眼球追踪技术在VR中的加速，尤其是下一代Quest、或苹果的MR头显，很可能将眼球追踪作为重要的交互技术。
实际上，很多的商用PC VR已经配备眼球追踪技术，例如Varjo、HTC Vive Pro Eye、刚刚发布的惠普Reverb G2 Omnicept等等。
因此，VRSS 2的目标是深入结合眼球追踪技术。据青亭网了解，VRSS 2中的眼球追踪技术，是NVIDIA和Tobii联合研发，并且结合动态注视点渲染，从而在充分利用硬件的同时还提供更逼真的视觉观感。
VRSS 2眼球追踪超采样示意图
这样一来，VRSS 1中的中间固定8倍渲染则变成了动态眼球注视区域的8倍渲染，如上图蓝色区域。
VRSS 2虽好，但是也有一些限制，硬件上目前仅支持Tobii的眼球追踪VR设备，似乎将其它眼球追踪方案商产品一棒子打死。据悉，首款支持NVIDIA VRSS 2的是惠普G2 Omnicept，后续可能会支持更多VR头显。
在NVIDIA驱动中VRSS选项共有两个，自适应模式和始终开启模式。
VRSS 2自适应模式
自适应模式：该模式会结合硬件性能，在不影响VR体验前提下将超采样区域最大化，也就是将超采样区域和周围区域的GPU利用率进行动态平衡，如上图绿色区域。
始终开启模式：不考虑硬件性能，直接以设定好的范围进行8倍超采样，提供最大化的视觉效果。同时，该模式下可能会带来丢帧等情况。
对于开发者来说，每款支持VRSS的应用需要向NVIDIA提交进行验证，批准后才会在NVIDIA驱动中显示出来。目前，经过验证的VRSS应用共计30款，不乏热门的《Pavlov VR》《VRChat》《 Boneworks》《Onward VR》等。
当然，NVIDIA在AI技术方面还有DLSS技术，如果将VRSS与DLSS结合，那么在在视觉观感上得到大幅升级，尤其是在未来超高分辨率的VR头显趋势下。
参考：
https://developer.nvidia.com/blog/delivering-dynamic-foveated-rendering-with-nvidia-vrss-2/
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