[发明专利]多头戴式显示器虚拟现实配置中的显示调步

说明书

公开了各种虚拟现实计算系统和方法。在一方面，提供一种将视频帧数据递送到多个VR显示器(HMD1、HMD2)的方法。所述方法包括生成用于多个VR显示器的内容以及感测所述多个VR显示器对具有实时要求的资源的竞争需要。如果感测到对具有实时要求的资源的竞争需要，那么确定用于所述多个VR显示器的刷新的所选择刷新偏移量以避免所述多个VR显示器对资源的所述竞争需要之间的冲突。施加所选择刷新偏移量，并且将所述内容递送到所述多个VR显示器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月25日提交的美国专利申请号15/496,972的优先权，其全部内容特此以引用方式并入本文。

背景技术

虚拟现实(VR)系统利用具有照明屏幕的头戴式显示器(HMD)，所述照明屏幕向佩戴者示出计算机生成的虚拟世界。随着用户头部的每次移动，HMD改变显示以向用户示出改变的风景。当运行应用程序(诸如游戏)时，VR计算机必须不但渲染由应用程序生成的视频帧，而且考虑用户头部的移动。无论是否存在头部移动，VR计算机必须接近实时地处理帧，以便避免在图像延迟时产生的抖动，并且用户将在仅一秒或甚至若干分之一秒之后查看图像。抖动可能非常令人不快并且引起恶心。

附图说明

在阅读以下详细描述并且参考附图后，本发明的前述和其他优点将变得明显，在附图中：

图1是示例性VR计算系统的示意图；

图2描绘了多个VR显示器刷新周期的常规的示例性定时图；

图3描绘了示例性变型的多个VR显示器刷新周期的示例性定时图；

图4描绘了另一个示例性变型的多个VR显示器刷新周期的示例性定时图；

图5是类似于图1的示意图，但描绘了替代性示例性VR计算系统；

图6是描绘用于使用或不使用所选择刷新偏移量将帧递送到一个或多个VR显示器的示例性处理流程的流程图；并且

图7是描绘用于使用所选择刷新偏移量和动态刷新将帧递送到多个VR显示器的示例性处理流程的流程图。

具体实施方式

VR系统依赖于接近实时地执行以提供良好用户体验的能力。如上所述，单个HMD驱动系统表示简单的情况。当多个HMD连接到计算机系统时，复杂性会增加。常规的VR HMD在通常与显示器刷新率相关的固定时间线上操作。垂直同步或Vsync是一种控制缓冲区翻转以避免帧撕裂的问题的方法，在帧撕裂中，显示器示出具有不同内容的两个渲染帧的部分。当启用Vsync时，每次缓冲区翻转仅可在每次刷新之后发生。这有效地将帧渲染速率限制在HMD刷新率。

一些VR系统供应商引入一种称为异步时间扭曲(ATW)的技术，以帮助减轻丢失帧对VR HMD的影响。基于在最后的VR HMD位置被发送到游戏之后发生的相对头部运动，使用ATW的系统在没有来自游戏引擎的输入的情况下使VR HMD上的图像移位。这样做可向用户呈现更准确的图像。ATW将整个帧作为整体移动，从而使所述整个帧仅基于用户头部旋转的相对改变而移位。更新的发展是所谓的异步空间扭曲(ASW)。具有ASW的系统试图通过在游戏以低于刷新率的帧速率运行时生成新帧以插入来自游戏引擎的“真实”帧之间来使场景内的对象和运动移位。

ATW以与Vsync间隔的前部的最小延迟执行。类似地，在中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)两者上执行的帧生成的其他部分相对于HMD的Vsync调步。这适用于具有单个HMD的系统。当附接多个HMD时，即使系统(例如，CPU和GPU)具有足够的总马力，由于跨多个HMD争用实时关键资源(例如，用于ATW的计算)，也可能发生不可靠的操作。存在用于同步显示处理和输出的常规解决方案，诸如同步锁定和帧锁定，但是不存在用于以多个VR头戴式装置所需的可预测方式对显示操作进行调步的解决方案。