相信對于玩過CS的人來說，Valve并不陌生，他于去年推出一個全新的SteamVR beta版來回應Oculus的“異步時間扭曲”技術。說到這，可能很多朋友對Oculus的ATW異步時間扭曲技術感到陌生，但如果你經常聽國內一些技術流的VR創業公司的演講，那么你對“異步時間扭曲”這個詞肯定不會陌生。例如自稱國內第一家掌握ATW技術的焰火工坊，在他們的第一次發布會上CTO王明楊就提到了這項技術。當時他嘗試了進行解釋，但后來放棄了，只說“你們知道這很牛逼就行了”。此后CEO婁池也在各種場合提起ATW，包括微信朋友圈。另外一家公司樂相也是。

焰火工坊CEO婁池和樂相CEO陳朝陽的朋友圈

ATW到底牛逼在哪？

異步時間扭曲英文是Asynchronous Timewarp，簡稱ATW。簡單來說，這是一種生成中間幀的技術。當游戲畫面無法保持足夠的幀率時，它能產生中間幀進行彌補，從而維持較高的畫面刷新率。這項技術的提出者John Carmack目前是Oculus的CTO。

在采訪中，王明楊解釋ATW，他是這樣說的：

正常情況下，我們的手機大部分是60hz刷新，也就是說，在理想情況下我們的手機大概要處理有60幀/秒。那么，從數據到渲染就有 1000 /60 ~= 16.6666ms的時延。

那么，如何抵消這個時延呢？卡馬克（John Carmack）提出一種方法，通過大量采集陀螺儀數據，在樣本足夠多的情況下，就可以預測出16.66ms后你頭部應有的旋轉和位置，按照這個預測的數據來渲染，他管這個技術叫Timewarp。

然而問題又來了，一般VR場景很復雜，我們很難保證每次都在16.66ms內完成一次渲染，也就是我們很難保證每個應用都是60fps。那么卡神又提出一個ATW，就是異步的Timewarp。

他把VR應用的渲染管線設計成兩個線程，渲染線程（生產者）和Timewarp線程（消費者），兩者異步工作，生產者生產足夠多的Framebuffer，消費者把生產者生產的東西做Timewarp之后貼在屏幕上。也就是說，無論你當前游戲的fps是多少，Timewarp始終被設計成保持在60fps（視刷新率而定）。

這就是ATW的核心細節，把Timewarp和產生Framebuffer分離，用高刷新率的Timewarp來換取低時延。

ATW技術在VR中應用的先驅是Oculus，早在兩年多以前他們就在Gear VR上應用了這項技術，直到去年3月25日宣布在PC端的SDK上加入ATW的支持。

具體怎么做？

圖片來源：Oculus博客（下同）

Oculus在博客里對ATW做了詳細的解釋。如上圖所示，GPU給左右眼的畫面分別進行渲染，然后在畫面顯示出來之前插入一個ATW的處理過程。在左邊這幀的處理中，畫面渲染及時完成，此時直接顯示就行了；中間的第二幀渲染未能及時完成，此時如果什么都不做就會出現畫面抖動，而有了ATW的話，它會將前面一幀調用出來重新顯示，同時加上頭盔運動變化，從而保持幀率。

這技術很難嗎？

據王明楊表示，ATW技術很簡單，核心代碼僅5行。但如果要達到最好的效果，還需要以下幾點：

1. GPU必須支持搶占式上下文（GPU preemption）。這個還好，大部分Mobile GPU都支持，但是桌面GPU大部分還不支持；

2. 系統最好支持主表面寫入，這個跟GPU有一定關系，但是跟操作系統關系比較大；

3. GPU必須有較高的性能，這個很好理解，Timewarp線程實際上加重了渲染負擔。

Oculus先在Gear VR上實現ATW，原因就是上面的第1點。他們將ATW帶到PC平臺上，是在微軟、英偉達和AMD支持的情況下實現的。英偉達開發了VRWorks，AMD則有Liquid VR。

國內廠商中，樂相陳朝陽表示ARM對大朋VR提供了Front Buffer和Context Priority的支持，用以在移動VR上實現ATW。

沒有定制硬件的焰火工坊則在Oculus的基礎上修改了一部分Timewarp的實現。“我們在渲染線程那里會監控Timewarp線程的工作情況，動態的平衡GPU附載，保證Timewarp線程工作在比較高的幀率下。”王明楊說。