英偉達(dá)已經(jīng)推出了最新的FCAT VR分析工具，配備了大量功能讓我們可以深入了解PC渲染虛擬現(xiàn)實(shí)的能力。

在本周GDC大會(huì)上發(fā)布的VR版FCAT工具旨在提供虛擬現(xiàn)實(shí)渲染性能的度量，幫助愛好者和開發(fā)者判斷VR的性能表現(xiàn)。

在過去的PC游戲時(shí)代，硬件愛好者世界主要通過簡單的跑分來評(píng)判設(shè)備的性能。諸如3DMark提供的基準(zhǔn)跑分仿佛是給最快速和最優(yōu)秀的GPU戴上了榮譽(yù)徽章。在那時(shí)，最高的幀速率是游戲性能的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)基準(zhǔn)分?jǐn)?shù)主要是基于顯卡從幀緩沖區(qū)中提取像素的速度。然而，PC游戲領(lǐng)域中的長期從業(yè)者都會(huì)告訴你，單憑跑分是不能準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的實(shí)際性能表現(xiàn)。一臺(tái)怪獸級(jí)設(shè)備可以在基準(zhǔn)測試中跑出極高的分?jǐn)?shù)，但在實(shí)際的游戲運(yùn)行中有可能提供不及格的用戶體驗(yàn)。

然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，諸如“frame pacing”和“Micro-stuttering”等名詞已經(jīng)悄然出現(xiàn)在性能評(píng)測社區(qū)的對(duì)話中。愛好者開始承認(rèn)，硬件提供的渲染體驗(yàn)一致性勝過一切。伴隨著思維的轉(zhuǎn)變，新工具和新基準(zhǔn)測試也陸續(xù)面世，以更深入挖掘PC性能，判斷硬件在提供一致體驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)。

其中一個(gè)這樣的工具就是FCAT（幀捕捉分析工具）。于2013年亮相的FCAT工具旨在捕捉用戶在顯示器上實(shí)際看到的快照，測量幀延遲和由丟幀引起的卡頓現(xiàn)象。

現(xiàn)在，英偉達(dá)已經(jīng)正式發(fā)布了可深入捕捉PC渲染性能表現(xiàn)的產(chǎn)品FCAT VR，以處理PC游戲面臨的最新渲染挑戰(zhàn)：虛擬現(xiàn)實(shí)。

1. FCAT VR是什么

本質(zhì)上，F(xiàn)CAT VR是一個(gè)幀長度（frametime）分析工具，接入渲染管道并在底層抓取性能指標(biāo)。FCAT會(huì)采集關(guān)于幀長度（frametime，應(yīng)用程序渲染幀所用的時(shí)間）、掉幀（幀渲染太慢）、以及VR頭顯中原生二次投影技術(shù)運(yùn)行的性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息（參見下面對(duì)再投影的簡短介紹）。

最初的FCTA軟件包只是一堆二進(jìn)制文件和腳本的組合，其提供了從VR會(huì)話中捕捉數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有意義的捕捉分析的工具。然而，F(xiàn)CAT VR針對(duì)的是可訪問性，因此，新軟件完全封包在GUI中。 FCAT VR由三個(gè)組件組成：VR Capture接入渲染管道并捕捉性能指標(biāo)；VR Analyser會(huì)根據(jù)Capture獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，形成可讀的圖形和度量；VR Overlay則在VR內(nèi)向佩戴頭顯的用戶提供應(yīng)用程序性能的視覺參考。

當(dāng)VR Capture啟動(dòng)時(shí)（先于VR游戲），其會(huì)準(zhǔn)備好接入渲染管道并抓準(zhǔn)信息。一旦FCAT VR打開，配置的熱鍵就會(huì)激活基準(zhǔn)測試，然后開始在磁盤上寫入原始度量數(shù)據(jù)。在完成后，你就可以通過提供的腳本（或自己編寫）來提取人類可讀的數(shù)據(jù)，輸出圖表、圖形或任何你喜歡的可視化形狀。流程已經(jīng)腳本化，捕捉和提取都可高度定制。

2. FCAT VR給基準(zhǔn)測試帶來了什么

虛擬現(xiàn)實(shí)的渲染極具挑戰(zhàn)性，當(dāng)前主要的消費(fèi)者版頭顯廠商都采用了特別的渲染技術(shù)來幫助游戲PC滿足低延遲高幀率（90FPS）的所需標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)系統(tǒng)性能低于期望的最小值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)卡頓、掉幀等用戶難以忍受的狀況。下圖是簡化的VR渲染管道（幾乎適合所有的PC VR系統(tǒng)）。

然而，考慮到游戲PC的復(fù)雜性，即便是最強(qiáng)大的設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)性能下降。這可能導(dǎo)致VR應(yīng)用不能滿足持續(xù)實(shí)現(xiàn)90FPS的理想標(biāo)準(zhǔn)。性能下降會(huì)導(dǎo)致掉幀，這可能反過來導(dǎo)致在VR中產(chǎn)生令人不適的卡頓現(xiàn)象。

當(dāng)前頭顯廠商采用的主要技術(shù)包括異步時(shí)間扭曲（以及現(xiàn)在的異步空間扭曲）和二次投影。這些技術(shù)可以確保用戶在頭顯中看到的畫面盡可能地匹配用戶運(yùn)動(dòng)。在最后可能時(shí)刻的數(shù)據(jù)采樣會(huì)用于變形幀以匹配來自頭顯的最新移動(dòng)數(shù)據(jù)，通過“扭曲”（產(chǎn)生合成）幀來填補(bǔ)由不一致或性能不足的系統(tǒng)或應(yīng)用留下的空隙。即使如此，這些技術(shù)所能做的也只有這樣。當(dāng)應(yīng)用程序或運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)都不能為VR頭顯提供最新的幀時(shí)，“Warp Miss（扭曲缺失）”就會(huì)出現(xiàn)。

這是一個(gè)安全網(wǎng)，但這對(duì)減輕因出現(xiàn)掉幀、卡頓和圖像抖動(dòng)等情況而產(chǎn)生的暈動(dòng)癥尤為關(guān)鍵。Oculus現(xiàn)在對(duì)他們的二次投影技術(shù)十分自信，其推出的專有異步空間扭曲技術(shù)降低了PC VR最低規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。但，所有這些技術(shù)都不是萬能藥，不能有效解決糟糕的硬件性能。但即便如此，現(xiàn)在也沒有任何的替代方案讓幀率可以完美匹配VR頭顯的顯示屏。

無論是哪種方式，這些都是低級(jí)別的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，對(duì)位于渲染管道前的任何應(yīng)用幾乎都沒有效果。因此，當(dāng)性能下降以及這些優(yōu)化技術(shù)啟用時(shí)，從驅(qū)動(dòng)程序采集的度量對(duì)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況至關(guān)重要。這也是FCAT VR的作用所在。英偉達(dá)總結(jié)了新工具的功能：

幀長度（Frame Time）：由于FCAT VR提供詳細(xì)的時(shí)序，可以測量渲染每個(gè)幀所需的時(shí)間。幀長度越短，應(yīng)用程序保持高質(zhì)量VR體驗(yàn)所需的90 fps幀率的可能性就越大。幀長度的測量還允許用戶判斷PC有多少可用于VR頭顯的性能余量。

掉幀：每當(dāng)VR游戲渲染的幀未能及時(shí)顯示在頭顯中，就會(huì)出現(xiàn)掉幀的情況。這會(huì)導(dǎo)致游戲產(chǎn)生卡頓，增加延遲，從而讓用戶感覺不適。

扭曲丟失（Warp Miss）：當(dāng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)無法在當(dāng)前刷新間隔中產(chǎn)生新的一幀（或二次投影的幀）時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)扭曲缺失，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的卡頓。

合成幀：異步空間扭曲（ASW）可利用先前渲染的一幀來合成新的預(yù)測幀。當(dāng)FCAT監(jiān)測到大量的ASW幀時(shí)，我們就可以知道系統(tǒng)在跟上游戲的要求時(shí)存在困難。合成幀比掉幀更好，但真實(shí)渲染的幀要更好。

3. 總結(jié)

簡而言之，這意味著用戶不僅可以測量其VR系統(tǒng)的高水平性能，而且最重要的是能夠深入到每種技術(shù)的指標(biāo)。我們現(xiàn)在可以分析每個(gè)平臺(tái)的二次投影技術(shù)在不同應(yīng)用程序和硬件配置方面的活躍程度和效果。例如，與Open VR的異步二次投影相比，Oculus專有的異步時(shí)間扭曲是否更加優(yōu)異？它還可以為系統(tǒng)愛好者提供的重要信息，以確定問題所在。或者是幫助開發(fā)者對(duì)應(yīng)用程度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

也就是說，我們可以通過最新的FCAT VR工具來全面測量其提供的信息范圍，以及判斷VR系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。毫無疑問，F(xiàn)CAT的最新成果提供了全面的工具，幫助我們?nèi)ド钊牒饬縑R性能，而且現(xiàn)在我們終于可以揭開更深層次的渲染管道。