まず、入門
固定フォービエイテッド・レンダリングのメリットを真に理解するには、まずフォービエイテッド・レンダリングの核心部分を理解する必要があります。フォービエイテッド・レンダリングは、VRの進歩における短期的な目標の一つです。フォービエイテッド・レンダリングは、視線の外側の画質を下げることで、高い視覚忠実度を維持しながらGPUのオーバーヘッドを削減するレンダリング手法です。
フォービエイテッド・レンダリングの概念は生物学に由来しており、具体的には、人間の目の網膜の中でも最も鮮明な視界を持つ部分である中心窩の自然な働きを活用しています。周辺視野は目の前の視界ほど鮮明ではありません。フォービエイテッド・レンダリングはこの概念を利用して、グラフィックスハードウェアの性能を最大限に引き出します。
最終的には、Foveated Renderingは、必要なレンダリング能力を大幅に増強することなく、VRヘッドセットで超高解像度の映像を実現するはずです。しかしながら、Foveated Rendering技術に関する従来の考え方では、視線追跡技術がFoveated Renderingを実現するための基本的な鍵となることが示唆されています。Tobii、SMI、Foveなどが開発した視線追跡カメラは、ユーザーが注視している場所を正確に特定できるため、アプリケーションはユーザーが注視している領域の視覚的忠実度を動的に調整することができます。
ふーん、視線追跡なんて必要ないよ？
FoveとTobiiによるFoveated Renderingのデモを体験し、その技術に毎回大変感銘を受けました。視線追跡技術は近年大きく進歩しましたが、一般消費者向けのVRヘッドセットにはまだ搭載されていません。しかし、Oculusは視線追跡システムが一般消費者向けVR市場に追いつくのを待つつもりはありません。たとえ視線追跡に予算がなくても、OculusはFoveated Renderingのメリットを享受する準備ができています。
先週のGDCで、OculusはFixed Foveated Rendering（FFR）を発表しました。これは、ゲームやアプリの使用中にユーザーがその領域を直接見る可能性に基づいて、視覚的な忠実度が異なるハードコードされた領域をレンダリングする技術です。ユーザーが最も頻繁に視線を向ける中央領域は最大の忠実度でレンダリングされますが、FFRは外縁の鮮明度を低下させることでGPUのフィルレートを下げ、レンダリングリソースを節約します。
分割統治
Oculus Goヘッドセットに搭載されているQualcommのSnapdragon 821はタイル型レンダラーで、ワークロードを長方形に分割し、各部分を並列にレンダリングします。FFRテクノロジーにより、Oculusは各タイルの解像度を個別に制御し、GPUリソースを最大限の効果を発揮できる場所に配分することができます。
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OculusのFFR技術は、ヘッドセットのディスプレイに表示される画像を解像度の異なる19のセクションに分割します。通常、視線が集中する中央領域には解像度制限はありません。実際、Gear VRプラットフォームの古いコンテンツにFFRが実装されている場合、中央領域の解像度が知覚的に高くなる可能性があります。
残りの18のセクションは、フル解像度の中央ゾーンを囲んで配置されており、ディスプレイ下部のタイルは上部よりも高解像度になっています。上の図は、周囲のレンダリングゾーンの異なる解像度ターゲットとその分布を示しています。赤いタイルは中央ゾーンの解像度の1/2、緑のタイルは1/4、青のタイルは1/8、そして上隅のマゼンタ色の部分は1/16の解像度です。
万能の解決策ではない
FFRは画期的な技術ですが、万能なレンダリングソリューションではありません。FFRは背景画像や大きなオブジェクトなどの低コントラストのテクスチャには最適ですが、テキストなどの高コントラストのアイテムには適していません。FFRによって発生するテキストのぼやけの問題を回避するため、Oculusは開発者向けにFFRレベルを微調整し、最大フレームレートで最高のパフォーマンスと画質を実現できるツールを開発しました。
パフォーマンスの大幅な向上
低解像度ゾーンはGPUフィル要件の軽減に役立ちますが、OculusはVRプラットフォームを悩ませるレンダリングの大きな非効率性を解決するためにもこれを利用しています。VRヘッドセットには、画像を歪ませて視野角を広げるレンズが搭載されています。画像を正しく表示するために、ランタイムソフトウェアは画像を事前に歪ませ、レンズが視覚を補正します。しかし、この歪ませる処理は画面の端に必要以上に大きなレンダリング負荷をかけ、ほとんど表示されない画面領域で貴重なGPUリソースを無駄に消費してしまいます。
OculusはOculus GoにFFR技術を採用し、低解像度のタイルをワープ後の画像の周辺に押し出しています。この効果はレンダリングパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。Oculusによると、FFRを有効にすると、ピクセル集約型のタイトルで最大25%のパフォーマンス向上が見られました。また、このメリットはゲームエンジンにとどまらず、Oculusによると、FFRはUnity、Unreal Engine 4、そして「ネイティブアプリケーション」でも動作するとのことです。
Oculusは、ほぼすべてのモバイルSoCプラットフォームがタイルレンダラーを採用していることにも言及しました。これは、FFR技術、あるいは類似の技術が他のモバイルおよびスタンドアロンVRプラットフォームでも実現可能であることを示唆しています。この技術は、将来、超高解像度のスタンドアロンVRデバイスの新時代を切り開く上で重要な役割を果たす可能性があります。
ケビン・カルボットはTom's Hardwareの寄稿ライターで、主にVRとARのハードウェアを扱っています。彼は4年以上にわたりTom's Hardwareに寄稿しています。
