Virtuální realita a požadavky na grafické karty
9.12.2015, Pavel Šantrůček, recenze
Virtuální realita se k nám blíží mílovými kroky a VR headsety tu budou co nevidět. Bude ale výkon současných generací grafických karet pro zobrazení virtuální reality dostačující? Jaké jsou vůbec nároky na virtuální realitu? O tom je dnešní článek.
Kapitoly článku:
Dnes už je celkem jisté, že největším trhákem herního průmyslu příštího roku se stane virtuální a rozšířená realita. Článků kolem virtuální reality byla napsána již celá řada a i my jsme vám jich přinesli několik, včetně velmi podrobného přehledu VR headsetů pro virtuální a rozšířenou realitu.
V dnešním článku se ale zaměříme zejména na to, jaké požadavky kladou VR headsety a vůbec zobrazení virtuální reality na grafické karty. Už jste se někdy zamysleli, jaký výkon grafické karty pro virtuální realitu bude potřeba a jakým výkonem disponují grafické karty současnosti? Pokud ne, věřte, že výkonnostní požadavky virtuální reality jsou ohromné a žádná grafická karta současnosti, ani blízké budoucnosti, je nemůže uspokojit. Nepředbíhejme ale a pojďme se na celý problém kolem virtuální reality a grafických karet podívat od začátku.
Pokud pracujeme, či hrajeme počítačové hry na klasickém monitoru, je situace poměrně jednoduchá. Plocha monitoru zabírá pouze část našeho zorného pole a navíc obraz nevnímáme stereoskopicky. Kvalita našeho vjemu je tedy dána plošným rozlišením monitoru a dle velikosti úhlopříčky také hustotou pixelů jeho rastru (PPI).
U virtuální reality se však tyto zaběhlé věci úplně mění.
Protože obraz virtuální reality musí vyplnit celý náš zorný úhel, musíme od plošných jednotek monitoru přejít k úhlovým jednotkám lidského zraku, tedy k FoV (Fied of View) a PPD (Pixel Per Degree). Obě tyto veličiny jsou dány fyziologií lidského oka.
FoV udává úhel zorného pole lidského zraku a je rozdělen na dvě části. Plný zorný úhel (Full FoV) a stereoskopický zorný úhel (Stereo FoV), v kterém je lidský zrak schopen vnímat obraz stereoskopicky (tří rozměrně).
Pokud FoV udává úhel zorného pole, pak PPD zase udává rozlišení nejcitlivější částí lidského oka (Fovea) na jeden takový úhlový stupeň a pro lidské oko je dán hodnotou 60 PPD. Tuto hodnotu jsme samozřejmě neměřili, jen jsme ji převzali.
Pokud bychom chtěli vědět, kolik pixelů vlastně zabírá celé naše zorné pole a kolik pixelů tedy bude zapotřebí k vytvoření obrazu virtuální reality, můžeme si to pomocí FoV a PPD jednoduše vypočítat a výsledky zanést do tabulky. K tomu nám bude stačit obyčejná kalkulačka, protože budeme pouze násobit úhly FoV hodnotou PPD. Pro vaši lepší představivost jsme ještě do tabulky přidali i počty pixelů obrazu klasického monitoru ve FullHD, 2K a 4K.
Na tuto tabulku opravdu není pěkný pohled. Pro virtuální realitu a Full FoV potřebujeme zpracovat cca 50 x více pixelů než u FullHD a 12 x více pixelů než u obrazu 4K.
Situace je ještě o to horší, že tabulka obsahuje údaje pouze pro jedno oko. Pokud bychom chtěli, a to přece chceme, vnímat obraz stereoskopicky, celkové požadavky na počet zobrazených pixelů na grafické kartě by se nám pro virtuální realitu ještě dále zdvojnásobil!
Samozřejmě, že takovým výkonem, který by se postaral o zobrazení tak ohromného počtu pixelů v rozumné snímkové frekvenci, dnešní, ani několik dalších budoucích generací grafických karet, nedisponuje a disponovat nebude.
U virtuální reality tedy budeme muset vzít zavděk rozlišením daleko skromnějším, takovým, které dnešní generace grafických karet jsou schopny zvládnout. Pojďme se tedy podívat, jaká rozlišení si pro nás výrobci VR headsetů u svých produktů připravili.
Jak vidíte z přehledu plánovaných VR headsetů pro virtuální realitu, jejich rozlišení je daleko za tím, než co bychom pro svět virtuální reality opravdu potřebovali, abychom mohli docílit fotorealistického vjemu.
Takový je ale život a pro nás je důležité, že současné grafické karty takováto rozlišení již zvládnou. Jedinou otázkou ale zůstává, jestli tuto porci pixelů grafické karty zvládnou zobrazit v rozumné snímkové frekvenci. Jaká je ale vůbec požadovaná snímková frekvence pro virtuální realitu?
V dnešním článku se ale zaměříme zejména na to, jaké požadavky kladou VR headsety a vůbec zobrazení virtuální reality na grafické karty. Už jste se někdy zamysleli, jaký výkon grafické karty pro virtuální realitu bude potřeba a jakým výkonem disponují grafické karty současnosti? Pokud ne, věřte, že výkonnostní požadavky virtuální reality jsou ohromné a žádná grafická karta současnosti, ani blízké budoucnosti, je nemůže uspokojit. Nepředbíhejme ale a pojďme se na celý problém kolem virtuální reality a grafických karet podívat od začátku.
Rozlišení
Pokud pracujeme, či hrajeme počítačové hry na klasickém monitoru, je situace poměrně jednoduchá. Plocha monitoru zabírá pouze část našeho zorného pole a navíc obraz nevnímáme stereoskopicky. Kvalita našeho vjemu je tedy dána plošným rozlišením monitoru a dle velikosti úhlopříčky také hustotou pixelů jeho rastru (PPI).
U virtuální reality se však tyto zaběhlé věci úplně mění.
Protože obraz virtuální reality musí vyplnit celý náš zorný úhel, musíme od plošných jednotek monitoru přejít k úhlovým jednotkám lidského zraku, tedy k FoV (Fied of View) a PPD (Pixel Per Degree). Obě tyto veličiny jsou dány fyziologií lidského oka.
FoV udává úhel zorného pole lidského zraku a je rozdělen na dvě části. Plný zorný úhel (Full FoV) a stereoskopický zorný úhel (Stereo FoV), v kterém je lidský zrak schopen vnímat obraz stereoskopicky (tří rozměrně).
Pokud FoV udává úhel zorného pole, pak PPD zase udává rozlišení nejcitlivější částí lidského oka (Fovea) na jeden takový úhlový stupeň a pro lidské oko je dán hodnotou 60 PPD. Tuto hodnotu jsme samozřejmě neměřili, jen jsme ji převzali.
Pokud bychom chtěli vědět, kolik pixelů vlastně zabírá celé naše zorné pole a kolik pixelů tedy bude zapotřebí k vytvoření obrazu virtuální reality, můžeme si to pomocí FoV a PPD jednoduše vypočítat a výsledky zanést do tabulky. K tomu nám bude stačit obyčejná kalkulačka, protože budeme pouze násobit úhly FoV hodnotou PPD. Pro vaši lepší představivost jsme ještě do tabulky přidali i počty pixelů obrazu klasického monitoru ve FullHD, 2K a 4K.
| FoV | Pixelů horizontálně | Pixelů vertikálně | Počet pixelů celkem |
| Full FoV | 9 600 | 10 500 | 100 800 000 |
| Stereo FoV | 7 200 | 8 100 | 58 320 000 |
| Monitor 4K | 3 840 | 2 160 | 8 294 400 |
| Monitor 2K | 2 560 | 1 440 | 3 686 400 |
| FullHD | 1 920 | 1 080 | 2 073 600 |
Na tuto tabulku opravdu není pěkný pohled. Pro virtuální realitu a Full FoV potřebujeme zpracovat cca 50 x více pixelů než u FullHD a 12 x více pixelů než u obrazu 4K.
Situace je ještě o to horší, že tabulka obsahuje údaje pouze pro jedno oko. Pokud bychom chtěli, a to přece chceme, vnímat obraz stereoskopicky, celkové požadavky na počet zobrazených pixelů na grafické kartě by se nám pro virtuální realitu ještě dále zdvojnásobil!
Samozřejmě, že takovým výkonem, který by se postaral o zobrazení tak ohromného počtu pixelů v rozumné snímkové frekvenci, dnešní, ani několik dalších budoucích generací grafických karet, nedisponuje a disponovat nebude.
U virtuální reality tedy budeme muset vzít zavděk rozlišením daleko skromnějším, takovým, které dnešní generace grafických karet jsou schopny zvládnout. Pojďme se tedy podívat, jaká rozlišení si pro nás výrobci VR headsetů u svých produktů připravili.
| VR headset | Pixelů horizontálně
[Kpix] | Pixelů vertikálně
[Kpix] | Počet pixelů celkem
[Mpix] | Pixelů pro obě oči
[Mpix] |
| Oculus Rift DK2 | 0,96 | 1,08 | 1,0368 | 2,0736 |
| Project Morpheus | 0,96 | 1,08 | 1,0368 | 2,0736 |
| HTC Re ViVe | 1,2 | 1,08 | 1,296 | 2,592 |
Jak vidíte z přehledu plánovaných VR headsetů pro virtuální realitu, jejich rozlišení je daleko za tím, než co bychom pro svět virtuální reality opravdu potřebovali, abychom mohli docílit fotorealistického vjemu.
Takový je ale život a pro nás je důležité, že současné grafické karty takováto rozlišení již zvládnou. Jedinou otázkou ale zůstává, jestli tuto porci pixelů grafické karty zvládnou zobrazit v rozumné snímkové frekvenci. Jaká je ale vůbec požadovaná snímková frekvence pro virtuální realitu?
