英偉達已經(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)實的能力。

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

在過去的PC游戲時代，硬件愛好者世界主要通過簡單的跑分來評判設備的性能。諸如3DMark提供的基準跑分仿佛是給最快速和最優(yōu)秀的GPU戴上了榮譽徽章。在那時，最高的幀速率是游戲性能的主要衡量標準，大多數(shù)基準分數(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游戲領域中的長期從業(yè)者都會告訴你，單憑跑分是不能準確判斷系統(tǒng)的實際性能表現(xiàn)。一臺怪獸級設備可以在基準測試中跑出極高的分數(shù)，但在實際的游戲運行中有可能提供不及格的用戶體驗。

然而，隨著時代的發(fā)展，諸如“frame pacing”和“Micro-stuttering”等名詞已經(jīng)悄然出現(xiàn)在性能評測社區(qū)的對話中。愛好者開始承認，硬件提供的渲染體驗一致性勝過一切。伴隨著思維的轉(zhuǎn)變，新工具和新基準測試也陸續(xù)面世，以更深入挖掘PC性能，判斷硬件在提供一致體驗時的表現(xiàn)。

其中一個這樣的工具就是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。

1. FCAT VR是什么

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

最初的FCTA軟件包只是一堆二進制文件和腳本的組合，其提供了從VR會話中捕捉數(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針對的是可訪問性，因此，新軟件完全封包在GUI中。 FCAT VR由三個組件組成：VR Capture接入渲染管道并捕捉性能指標；VR Analyser會根據(jù)Capture獲取的數(shù)據(jù)進行解析，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用程序性能的視覺參考。

當VR Capture啟動時（先于VR游戲），其會準備好接入渲染管道并抓準信息。一旦FCAT VR打開，配置的熱鍵就會激活基準測試，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給基準測試帶來了什么

虛擬現(xiàn)實的渲染極具挑戰(zhàn)性，當前主要的消費者版頭顯廠商都采用了特別的渲染技術來幫助游戲PC滿足低延遲高幀率（90FPS）的所需標準。當系統(tǒng)性能低于期望的最小值時，系統(tǒng)就會出現(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的復雜性，即便是最強大的設備也會出現(xiàn)性能下降。這可能導致VR應用不能滿足持續(xù)實現(xiàn)90FPS的理想標準。性能下降會導致掉幀，這可能反過來導致在VR中產(chǎn)生令人不適的卡頓現(xiàn)象。

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

這是一個安全網(wǎng)，但這對減輕因出現(xiàn)掉幀、卡頓和圖像抖動等情況而產(chǎn)生的暈動癥尤為關鍵。Oculus現(xiàn)在對他們的二次投影技術十分自信，其推出的專有異步空間扭曲技術降低了PC VR最低規(guī)格標準。但，所有這些技術都不是萬能藥，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，這些都是低級別的實現(xiàn)技術，對位于渲染管道前的任何應用幾乎都沒有效果。因此，當性能下降以及這些優(yōu)化技術啟用時，從驅(qū)動程序采集的度量對了解系統(tǒng)的運行狀況至關重要。這也是FCAT VR的作用所在。英偉達總結(jié)了新工具的功能：

幀長度（Frame Time）：由于FCAT VR提供詳細的時序，可以測量渲染每個幀所需的時間。幀長度越短，應用程序保持高質(zhì)量VR體驗所需的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VR游戲渲染的幀未能及時顯示在頭顯中，就會出現(xiàn)掉幀的情況。這會導致游戲產(chǎn)生卡頓，增加延遲，從而讓用戶感覺不適。

扭曲丟失（Warp Miss）：當運行時系統(tǒng)無法在當前刷新間隔中產(chǎn)生新的一幀（或二次投影的幀）時，就會出現(xiàn)扭曲缺失，這會導致嚴重的卡頓。

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測幀。當FCAT監(jiān)測到大量的ASW幀時，我們就可以知道系統(tǒng)在跟上游戲的要求時存在困難。合成幀比掉幀更好，但真實渲染的幀要更好。

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的指標。我們現(xiàn)在可以分析每個平臺的二次投影技術在不同應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?；蛘呤菐椭_發(fā)者對應用程度進行優(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。