Foveated Rendering คือ อะไร ?

Foveated Rendering คืออะไร ?

หากคุณเป็นคนที่สนใจในเทคโนโลยี ความเป็นจริงเสมือน (Virtual Reality - VR) หรือมีแผนการที่จะซื้อแว่น VR อยู่ คุณอาจจะเคยผ่านหู ผ่านตากับคำว่า "Foveated Rendering" กันมาบ้าง คำนี้กำลังมาแรง ผู้ผลิตที่อยู่ในแวดวงของ VR มักจะมีการกล่าวถึงคำนี้อยู่บ่อย ๆ เวลาประชาสัมพันธ์การตลาด หรือแถลงการณ์กับสื่อ 

คำถามก็คือ แล้ว "Foveated Rendering" มันทำอะไรได้ ? มีประโยชน์อะไรต่อการทำงานของ VR ในบทความนี้จะพาคุณผู้อ่านไปทำความรู้จักกับคำนี้กัน ตามหัวข้อด้านล่างนี้เลย

Foveated Rendering หมายถึงอะไร ?
(What does it mean by Foveated Rendering ?)

Foveated Rendering เป็นคำที่อธิบายถึงเทคนิคที่ใช้ในการเรนเดอร์กราฟิกชนิดหนึ่ง ซึ่งนิยมใช้ในอุปกรณ์ประเภทแว่นตา Virtual Reality (เช่น HTC Vice, Oculus Quest ฯลฯ) โดยเทคนิคนี้จะช่วยให้การแสดงผลกราฟิกบนแว่น VR มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ด้วยการลดทอนคุณภาพของการเรนเดอร์กราฟิกในส่วนที่นอกเหนือขอบเขตสายตาของผู้ที่กำลังใช้งานอุปกรณ์อยู่เพื่อประหยัดทรัพยากรในการทำงาน แล้วเอาทรัพยากรที่ได้มาไปประมวลผลกราฟิกที่อยู่ในโฟกัสของสายตาของผู้ใช้ให้มีคุณภาพสูงสุดแทน

ขออนุญาตอธิบายเพิ่มเติมเผื่อผู้ที่ไม่เคยเล่น VR ไม่เข้าใจ คือ ภาพในแว่น VR จะเหมือนกับโลกจำลองแบบ 360 องศา ไม่ว่าเราจะหันไปมองทางไหน เราก็จะเห็นภาพได้ในทุกทิศทาง ซึ่งการเรนเดอร์โลกแบบ 360 องศา ขึ้นมาแบบเรียลไทม์นั้น จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรในการประมวลผลเป็นอย่างสูง

ในขณะที่โลกจำลองมีมุมมอง 360 องศา แต่การมองเห็นของมนุษย์ เราไม่สามารถมองเห็นได้ 360 องศา เพราะเราไม่มีดวงตาด้านข้าง หรือด้านหลัง โดยเฉลี่ยแล้วขอบเขตของสายตาจะจำกัดการมองเห็นอยู่ใน 135 องศาในแนวตั้ง และ 200 องศาในแนวขวาง เทคนิค Foveated Rendering อาศัยประโยชน์จากเรื่องดังกล่าว ด้วยการเรนเดอร์กราฟิกคุณภาพสูงเฉพาะในขอบเขตการมองเห็น ส่วนพื้นที่ที่สายตายังไม่สามารถมองเห็นได้ก็จะลดคุณภาพให้ต่ำลง ทำให้การใช้ทรัพยากรในการเรนเดอร์กราฟิกลดลงไปได้เยอะมาก

ภาพจาก https://developer.qualcomm.com/blog/evolution-high-performance-foveated-rendering-adreno

Foveated Rendering ทำงานได้อย่างไร ?
(How does Foveated Rendering work ?)

อย่างที่เราได้กล่าวไปในหัวข้อก่อนหน้าว่า Foveated Rendering จะเรนเดอร์กราฟิกคุณภาพสูงเฉพาะในขอบเขตการมองเห็น การที่ทางระบบจะรู้ว่าผู้สวมแว่น VR กำลังมองไปยังพื้นที่ไหนอยู่จึงต้องอาศัย Eye-tracking ระบบกล้องจับการเคลื่อนไหวของดวงตาที่อยู่ภายในแว่นเข้ามาช่วย

อย่างไรก็ตาม การเพิ่ม Eye-Tracking เข้าไปในตัวแว่น จะทำให้ต้นทุนของแว่น VR มีราคาสูงขึ้นด้วย แต่เรื่องดี คือ ปัจจุบันนี้มีการพัฒนาระบบ Foveated Rendering ที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้กล้องจับการเคลื่อนไหวของดวงตาขึ้นมาสำเร็จแล้ว โดยอาศัยซอฟต์แวร์ และเซนเซอร์จับความเคลื่อนไหวเข้ามาช่วยในการคำนวณ

ภาพจาก https://developer.oculus.com/blog/tech-note-mask-based-foveated-rendering-with-unreal-engine-4-/

ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้เรียกว่าค่อนข้างใกล้เคียงกันมาก ทำให้แว่น VR รุ่นประหยัดก็สามารถรองรับเทคโนโลยี  Foveated Rendering ได้เช่นกัน แต่แน่นอนว่าในแว่น VR ระดับไฮเอนด์ก็ยังนิยมใส่กล้อง Eye-tracking เข้ามาให้ใช้งานอยู่ดี

ประโยชน์ของ Foveated Rendering
(Foveated Rendering Benefits)

ประโยชน์โดยตรงของ Foveated Rendering ก็อย่างที่เราได้กล่าวไปแล้ว คือ ช่วยในการประหยัดทรัพยากรในการประมวลผล แต่มันก็มีประโยชน์อื่น ๆ ที่เป็นผลพลอยได้อีกหลายด้านด้วยเช่นกัน

• ทำให้ได้เฟรมเรทภาพสูงขึ้น ลดการกระตุก ที่ทำให้เสียอรรถรสในการใช้งาน และปัญหา Motion Sickness
• เพิ่มความจริงของประสบการณ์ที่ได้จากการใช้งานแว่น VR การเพ่งมองจุดไหน แล้วเห็นภาพชัดเจนขึ้น ทำให้ความรู้สึกสมจริงยิ่งกว่าเดิม
• เพิ่มประสิทธิภาพให้กับแว่น VR แบบ Standalone ที่มีข้อจำกัดด้านฮาร์ดแวร์