Was ist simultane Multiprojektion?

Eine der wichtigsten Funktionen, die Nvidia mit der Veröffentlichung seiner Grafikkarten der 10er-Serie im Jahr 2016 angekündigt hat, heißt Simultaneous Multi-Projection oder SMP. Im Kern ist SMP ein Verfahren, das die Bilddehnung bei Verwendung von Multi-Monitor-Konfigurationen reduziert, aber auch Vorteile für VR-Spiele bietet.

Was bewirkt simultane Multiprojektion?

Wenn Sie Spiele mit mehreren Monitoren spielen, neigen die meisten Spieler ihre Monitore so, dass die Außenkante leichter zu sehen ist. Bei Konfigurationen mit drei Monitoren bedeutet dies im Allgemeinen, dass die Außenmonitore nach innen geneigt sind. Videospiel-Engines kennen jedoch die Winkel der einzelnen Bildschirme nicht.

Dieser Mangel an Bewusstsein bedeutet, dass Videospiele Konfigurationen mit mehreren Monitoren wie einen einzigen flachen großen Monitor behandeln. Dies führt dazu, dass das resultierende Bild gestreckt erscheint, je weiter Sie sich aus der Mitte der Monitorkonfiguration entfernen. SMP ermöglicht es dem Spiel, den Winkel der Monitore zu erkennen, dann passt es die Ausgabe so an, dass sie weniger verzerrt erscheint und dem entspricht, was Sie tatsächlich sehen würden, wenn Sie physisch in der Spielwelt wären.

Es kann helfen, jeden Monitor als transparentes Fenster in die 3D-Videospielwelt zu visualisieren. Wenn das Layout Ihrer Bildschirme dem Layout entspricht, das das Spiel erwartet, gibt es minimale Verzerrungen, aber wenn Sie eines dieser Fenster angewinkelt haben und die Ansicht gleich bleibt, würde es falsch und verzerrt aussehen. Diese Verzerrung ist am deutlichsten, wenn sich die Kamera von einer Seite zur anderen bewegt oder wenn sich gerade Linien von einem Monitor zum nächsten kreuzen. Was wirklich passieren sollte, ist, dass sich der Blick aus dem Fenster an den neuen Winkel anpasst.

SMP tut dies, indem es mehrere Ansichtsfenster erstellt und sie an jeden Monitor anpasst. Dieser Prozess der Erstellung neuer Ansichtsfenster hat trotz des vergrößerten effektiven Sichtfelds nur minimale Auswirkungen auf die Leistung gegenüber einer herkömmlichen Konfiguration mit drei Bildschirmen. Dies liegt daran, dass fast die gesamte Szene in einem einzigen Durchgang gerendert wird. Alle Geometrie-, Beleuchtungs- und Schattierungsaufgaben werden einmal statt dreimal ausgeführt, die normalerweise erforderlich wären. Der einzige Teil des Prozesses, der für jede Szene einmal durchgeführt werden muss, ist die Rasterung, bei der Werte auf einzelne Pixel auf den Monitoren abgebildet werden.

Wie trifft es auf VR zu?

SMP kann auch in VR in zwei Varianten namens Single Pass Stereo und Lens Matched Shading verwendet werden. Single Pass Stereo erstellt ein zweites Ansichtsfenster, aber anstatt es anders anzuwinkeln, verschiebt es das Ansichtsfenster entlang der x-Achse, um den Brennpunkt an die Position Ihrer Augen anzupassen. Dies ermöglicht die gleiche Geschwindigkeit wie bei der simultanen Multiprojektion, da die meisten grafikintensiven Bearbeitungen wie Geometrie und Beleuchtung nur einmal statt zweimal bearbeitet werden.

Aufgrund der Formgebung des Monitors und der Linse, die für die Funktion von VR-Headsets erforderlich sind, werden eine Menge Pixel gerendert, die einfach nicht auf dem Bildschirm angezeigt werden. Lens Matched Shading verwendet das Konzept mehrerer Ansichtsfenster, um die Form der gerenderten VR-Ansicht in ein Quadrat mit 4, 9 oder 16 Ansichtsfenstern aufzuteilen. Die Gestaltung dieser Ansichtsfenster wird so gesteuert, dass der Bereich des Spiels reduziert wird, der gerendert werden muss, aber am Ende nicht auf dem Bildschirm angezeigt wird. Durch die Reduzierung der Anzahl der Pixel, die nicht gerendert werden müssen, verringert Lens Matched Shading die Auswirkungen von VR auf die Leistung weiter.

Mangelnde Umsetzung

Leider ist SMP eine Funktion, die vom Entwickler in ein Spiel eingebaut werden muss. Aufgrund des geringen Prozentsatzes von Spielern, die Dreifachmonitorkonfigurationen verwenden, und Bedenken hinsichtlich des Wettbewerbsvorteils, den Spieler mit ultraweiten Sichtfeldern haben könnten, implementiert die überwiegende Mehrheit der Entwickler SMP nicht in ihren Spielen. Tatsächlich ist nur ein einziges Spiel, das Rennsimulationsspiel iRacing, dafür bekannt, das Feature implementiert zu haben.

Die Implementierung in VR-Spielen ist weiter verbreitet, da sowohl Single Pass Stereo als auch Lens Matched Shading in das VRWorks-Paket von Nvidia aufgenommen und aktualisiert wurden.