一种用于虚拟现实的前屏渲染方法技术

本发明专利技术涉及一种用于虚拟现实的前屏渲染方法，其特征在于，利用虚拟现实头戴显示设备显示图形的特性，通过查询扫描线位置决定内容渲染的区域，来最终实现单缓冲区的前屏渲染；本发明专利技术优点在于不受计算机操作系统图形框架和垂直同步信号的限制，也无需额外下发显示控制命令，增加了渲染时间的宽容度，有效的降低了延时，以此给用户提供良好的虚拟现实沉浸感。

Front screen rendering method for virtual reality

The invention relates to a method for pre screen rendering of the virtual reality, which is characterized by the use of virtual reality head mounted display graphics features, by querying the scan line position decides the content rendering area, to achieve a single buffer before the screen rendering; the invention has the advantages that the computer operating system framework and the vertical synchronizing signal limit, no additional display under the control command, increase the rendering time tolerance, effectively reduce the delay, in order to provide users with a good sense of immersion in virtual reality.

【技术实现步骤摘要】
一种用于虚拟现实的前屏渲染方法
本专利技术涉及一种前屏渲染方法，尤其是一种用于虚拟现实的前屏渲染方法。
技术介绍
虚拟现实，也称虚拟实境(VirtualReality)，简称VR技术，是指利用计算机模拟产生一个虚拟的三维空间，提供给使用者关于视觉、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，当系统延迟时间较长时，体验者会出现晕动症症状，如恶心、头晕等症状。为了防止晕动症的产生，需要尽可能减小系统延时，因此对计算机以及显示屏等相关软硬件也提出了越来越高的要求，目前现有技术的标准是从传感器的采集到将相关渲染内容显示在虚拟现实头戴显示器中，延迟必须低于20毫秒。目前主流的OLED(OrganicLightEmittingDiode，有机发光二极管)显示屏提供的刷新率通常为60Hz、75Hz、90Hz，对应的可供渲染和显示的时间，分别为16.67ms、13.33ms、11.11ms，而由于屏幕显示、图形计算、数据传输、传感器响应等因素的影响，要达到相应的刷新率，对于虚拟现实系统的软硬件配置都提出了较高的要求。为了更有效的降低系统延时，本专利技术对虚拟现实系统计算机图形渲染和显示方案进行了创新，现有技术中的计算机图形渲染和显示方案，主要采用双图形缓冲区显示方案，即渲染管线有两个渲染缓冲区，一个用于当前屏幕显示内容，另一个用于GPU正在渲染内容的储存，双缓冲区的使用虽然提高了GPU与输出设备并行操作的程度，但其在虚拟现实技术中的应用存在两个明显的问题：一是当GPU渲染耗时较长，在垂直同步信号到来时未完成内容的渲染，那么此帧的渲染内容，只能等待下一个垂直同步信号到来才能显示至屏幕上，此情况的发生会额外增加显示延时；二是目前Windows操作系统的整个图形处理系统，强制要求至少使用双缓冲的解决方案。因此，在现有的Windows图形框架下，虚拟现实软件端完成所有图形后处理(包括畸变校正和时间卷曲)耗时不同，会有一定概率错过垂直同步信号而引入十几毫秒的延迟，从而引起显示画面撕裂，对用户体验造成极大的影响。为解决上述问题，本专利技术设计了一种单缓冲区的图形渲染显示方式，更精确地了解到显示屏的相关信息，利用了虚拟现实头戴显示设备显示图形内容的特性，如将整个显示屏幕分为左右两个部分进行内容显示，分别对应体验者左右眼所观察到的内容，且互相之间没有关联，来最终实现前屏渲染，此方法的优点在于不受Windows操作系统图形框架和垂直同步信号的限制，也无需再额外下发显示控制命令，且增加了渲染时间的宽容度，有效的降低了延时，以此给用户提供良好的虚拟现实沉浸感。
技术实现思路
本专利技术目的是：设计了一种前屏渲染方法，不受Windows操作系统图形框架的限制，解决现有技术双缓冲区图形渲染显示方式存在的当内容渲染时间过长错过了垂直同步信号，导致此帧渲染内容需在下一个垂直同步信号到来时显示而引起的延时问题，以给用户提供更好的虚拟现实体验。本专利技术的技术方案是：设计了一种前屏渲染方法，采用单缓冲区的图形渲染显示方式，利用了虚拟现实头戴显示设备显示图形内容的特性，如将整个显示屏幕分为左右两个部分横向进行内容显示，分别对应体验者左右眼所观察到的内容，且互相之间没有关联，在虚拟现实软件端完成所有图形后处理(包括畸变校正和时间卷曲)后，查询目前屏幕扫描线的具体位置，并根据屏幕扫描线的具体位置判断待渲染区域，所述渲染区域判断标准包括左右分屏渲染区域判断法和扫描线预设时间区域判断法：所述左右分屏渲染区域判断法是指当屏幕扫描线的位置在左眼图像的区域，则选择渲染右眼图像的新内容，若屏幕扫描线落在右眼图像的区域，则选择渲染左眼图像的新内容；所述扫描线预设时间区域判断法是指根据当前屏幕扫描线的位置、扫描方向与扫描速度，判断一定预设时间后屏幕扫描线将到达的位置，并对该位置的内容进行渲染。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下有益效果：此方案不受Windows操作系统图形框架的限制，渲染内容可以在完成图像后处理以后以最短的时间显示到屏幕上，而不再受垂直同步信号的限制，也无需再额外下发显示控制命令，且增加了渲染时间的宽容度，整个虚拟现实感官的体验基本完全取决于内容画面产生的帧率，有效的降低了延时，以此给用户提供良好的虚拟现实沉浸感。附图说明图1为双缓冲区图形渲染显示方式显示流程图；图2为双缓冲区图形渲染显示方式(内容渲染耗时较长错过垂直同步信号时)显示流程图；图3为虚拟现实显示设备显示原理示意图；图4为本专利技术技术方案前屏渲染实现流程图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有技术的前屏渲染方法在实际应用中仍然存在受制于Windows系统的整个图形处理系统，延时较长，内容渲染耗时较长时出现画面撕裂现象等问题。在本专利技术方案中，设计了一种单缓冲区前屏渲染方法，更精确地了解到显示屏的相关信息，利用了虚拟现实头戴显示设备显示图形内容的特性，使渲染内容可以在完成图像后处理之后以最短的时间显示到屏幕上，从而有效降低了延时。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1为双缓冲区图形渲染显示方式显示流程图；步骤101：屏幕显示内容步骤；在每一个垂直同步信号到来时，显示屏幕开始更新一次显示内容，并持续至下一个垂直同步信号到来；如步骤102显示图形缓冲区1中的内容，步骤103显示图形缓冲区2中的内容，步骤104显示图形缓冲区1中的内容；步骤105：渲染管线的内容渲染；如步骤106为渲染管线将内容渲染至缓冲区2，步骤107为渲染管线将内容渲染至缓冲区1，步骤108为渲染管线将内容渲染至缓冲区2；所述内容渲染过程包括内容的渲染生成及内容的相应后处理(如畸变校正和时间卷曲操作)；步骤109：显示控制步骤；显示控制设备在收到垂直同步信号(步骤110、步骤111、步骤112、步骤113)后，等待渲染管线将内容渲染至缓冲区(步骤106、步骤107、步骤108)完成后，做好数据读取准备，在下一个垂直同步信号到来时，立即开始显示相应内容(步骤103、步骤104)；如在显示控制设备收到垂直同步信号(步骤110)时，等待渲染管线将内容渲染至缓冲区2(步骤106)完成后，做好数据读取准备，等待下一个垂直同步信号(步骤111)的到来，此时，屏幕显示的内容为缓冲区1中的内容(步骤102)，在下一个垂直同步信号(步骤111)到来时，立即开始显示缓冲区2中的内容(步骤103)；所述渲染管线将内容渲染至缓冲区所需时间不同；图2为双缓冲区图形渲染显示方式(内容渲染耗时较长错过垂直同步信号时)显示流程图；步骤201：屏幕显示内容步骤；在每一个垂直同步信号到来时，显示屏幕开始更新一次显示内容，并持续至下一个垂直同步信号到来；在虚拟现实设备中应用时，所述相邻两次显示的更新分别代表左右眼视野；如步骤202显示图形缓冲区1中的内容，步骤203显示图形缓冲区2中的内容，步骤204显示图形缓冲区1中的内容；可选的，在虚拟现实设备中应用时，步骤202与步骤203所显示的内容分别对应左/右眼或右/左眼视野；步骤205：渲染管线的内容渲染；如步骤206为渲染管线将内容渲染至缓冲区2，步骤207为渲染管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于虚拟现实的前屏渲染方法，其特征在于，包括：渲染控制端：开始渲染操作时，渲染控制端查询目前屏幕扫描线的具体位置，并根据屏幕扫描线的具体位置判断需要进行内容渲染的区域；渲染内容产生端：渲染内容产生端将内容渲染至图形缓冲区，并进行相应的图像后处理；屏幕显示端：屏幕显示端将图形缓冲区中已渲染完成的内容进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种用于虚拟现实的前屏渲染方法，其特征在于，包括：渲染控制端：开始渲染操作时，渲染控制端查询目前屏幕扫描线的具体位置，并根据屏幕扫描线的具体位置判断需要进行内容渲染的区域；渲染内容产生端：渲染内容产生端将内容渲染至图形缓冲区，并进行相应的图像后处理；屏幕显示端：屏幕显示端将图形缓冲区中已渲染完成的内容进行显示。2.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实的前屏渲染方法，其特征在于，所述渲染控制端根据预设方式查询目前屏幕扫描线的具体位置；所述预设查询方式包括定时查询与分次查询。3.根据权利要求1所述的一种用于虚拟现实的前屏渲染方法，其特征在于，渲染控制端根据屏幕扫描线的具体位置判断渲染...

【专利技术属性】
技术研发人员：石加圣，黄柴铭，宰小涛，陈玉琨，
申请(专利权)人：上海拆名晃信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31