CN107274472A - 一种提高vr播放帧率的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高VR播放帧率的方法和装置，所述方法通过获取当前帧以及当前帧之前的若干历史帧数据，对用户的行为进行预测，得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，根据预测视点坐标信息绘制出预测渲染图像并存储。当下一帧真实数据传入时，将采集到的下一帧的视点坐标信息与预测视点坐标信息进行比较，若在误差范围内则直接调用预测渲染图像进行显示；若不在误差范围内，则采用根据下一帧真实传入的视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像。由于用户行为大部分都是可以被正确预测的，本发明将帧与帧之间的运算空闲时间利用起来，在硬件条件有限的情况下，大幅提高了VR设备显示的帧率，有效提高了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及图像应用领域，特别涉及一种提高VR播放帧率的方法和装置。
背景技术
随着VR虚拟现实技术的快速发展，显示帧率已经成为限制VR普及的一个重要因素。由于硬件条件的限制，目前VR设备帧率普遍只能达到30帧每秒左右，较高性能的设备可以达到60帧每秒。然而，研究表明只有当VR设备的帧率至少达到120帧每秒时，才能有效减少用户的眩晕和不适感。
现有的VR设备只有在采集到用户的动作行为后，才能通过新采集的坐标进行运算，重新绘制生成渲染图像再进行传输显示。由于不同帧的运算时间存在很大不同，在很多运算时间较短的帧运算完成时(即短帧已经运算完毕，而新帧数据还未采集)，依然存在着较长的运算空闲时间。由于当前技术无法获知到下一帧数据，无法进行提前运算，只能等到新采集的坐标数据传输至设备后再进行运算，浪费了运算时间，导致在硬件条件有限的情况下，VR设备帧率低、用户体验差等问题。
发明内容
为此，需要提供一种提高VR播放帧率的技术方案，用以解决在硬件条件有限的情况下，现有VR设备由于无法合理利用短帧计算完成后的空余时间，导致帧率低、用户体验差等问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种提高VR播放帧率的装置，所述装置包括坐标定位单元、存储单元、矢量变化计算单元、误差比较单元、预测单元、GPU图像渲染单元、显示控制单元、显示单元；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元、历史帧视点坐标存储单元和预测视点坐标存储单元；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元和实时渲染图像存储单元；
所述坐标定位单元用于采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中；
所述历史帧视点坐标存储单元用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息；
所述矢量变化计算单元用于根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息；
所述预测单元用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中；
所述GPU图像渲染单元用于根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中；
所述坐标定位单元用于采集当前帧的下一帧视点坐标信息，所述误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则GPU图像渲染单元用于根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，并将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元；
所述显示控制单元用于将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
进一步地，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；
所述X坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；
所述Y坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；
所述Z坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。
进一步地，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；
所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；
所述X坐标预测单元用于根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；
所述Y坐标预测单元用于根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；
所述Z坐标预测单元用于根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。
进一步地，“预测单元用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
进一步地，“误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元用于判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。
发明人还提供了一种提高VR播放帧率的方法，所述方法应用于提高VR播放帧率的装置，所述装置包括坐标定位单元、存储单元、矢量变化计算单元、误差比较单元、预测单元、GPU图像渲染单元、显示控制单元、显示单元；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元、历史帧视点坐标存储单元和预测视点坐标存储单元；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元和实时渲染图像存储单元；历史帧视点坐标存储单元用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息；所述方法包括：
坐标定位单元采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中；
矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息；
预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中；
GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中；
坐标定位单元采集当前帧的下一帧视点坐标信息，误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，并将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元；
显示控制单元将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
进一步地，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；所述步骤“矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息”包括：
X坐标矢量变化计算单元根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；
Y坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；
Z坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。
进一步地，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；
所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；所述方法包括：
X坐标预测单元根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；
Y坐标预测单元根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；
Z坐标预测单元根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。
进一步地，步骤“预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”还包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
进一步地，步骤“误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。
本发明具有以下优点：通过获取当前帧以及当前帧之前的若干历史帧数据，对用户的行为进行预测，得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，根据预测视点坐标信息绘制出预测渲染图像并存储。当下一帧真实数据传入时，将采集到的下一帧的视点坐标信息与预测视点坐标信息进行比较，若在误差范围内则直接调用预测渲染图像进行显示；若不在误差范围内，则采用根据下一帧真实传入的视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像。由于用户行为大部分都是可以被正确预测的，本发明将帧与帧之间的运算空闲时间利用起来，在硬件条件有限的情况下，大幅提高了VR设备显示的帧率，有效提高了用户体验。
附图说明
图1为本发明一实施方式涉及的提高VR播放帧率的装置的示意图；
图2为本发明一实施方式涉及的提高VR播放帧率的方法的流程图；
图3为根据视点坐标信息生成三维图像的示意图；
附图标记说明：
101、坐标定位单元；
113、当前帧视点坐标存储单元；114、历史帧视点坐标存储单元；115、预测视点坐标存储单元；
123、预测渲染图像存储单元；124、实时渲染图像存储单元；
103、矢量变化计算单元；
104、误差比较单元；
105、预测单元；
106、GPU图像渲染单元；
107、显示控制单元；
108、显示单元；
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，为本发明一实施方式涉及的提高VR播放帧率的装置的示意图。所述装置包括坐标定位单元101、存储单元、矢量变化计算单元103、误差比较单元104、预测单元105、GPU图像渲染单元106、显示控制单元107、显示单元108；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元113、历史帧视点坐标存储单元114和预测视点坐标存储单元115；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元123和实时渲染图像存储单元124；
所述坐标定位单元101用于采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中。所述坐标定位单元为具有坐标位置信息采集功能的电子元件，如坐标定位传感器。如图3所示，在使用很多三维图像的场合，用户观看三维对象的视点移动以及用户移动三维对象时，需要通过透视变换将对象的世界空间坐标变换为二维坐标。所述视点坐标信息为视点在当前三维空间场景中的坐标位置，视点坐标信息可以根据用户当前装置确认，当用户坐标位置改变时，视点坐标信息也随之改变。每一视点坐标信息对应一帧图像，GPU图像渲染单元可以根据某帧的视点坐标信息绘制出对应的渲染图像。当前帧视点坐标存储单元为具有数据存储功能的电子元件，如U盘、硬盘、软盘等等。
所述历史帧视点坐标存储单元114用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息。前帧视点坐标信息是指在当前帧视点坐标信息采集之前，已经采集得到的视点坐标信息，例如可以为当前帧的前若干帧数据。
所述矢量变化计算单元103用于根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息。矢量变化信息可以通过以下方式得到：计算相邻帧的视点坐标信息之差，再取各个差值的平均值得到矢量变化信息。例如以历史帧为当前帧图像之前的三帧图像为例，假设前三帧在某一方向上的视点坐标信息分别为5、8、12，采集的当前帧视点坐标信息为17，相邻帧之间的视点坐标信息的差值分别为3、4、5，矢量变化信息为均值4，方向为正方向。
所述预测单元105用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中。例如当确定矢量变化信息为4，方向为正方向，而采集的当前帧视点坐标信息为17，则可以预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息为21。在另一些实施例中，预测单元还可以根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息(相当于几个离散点)确定最接近的函数变化曲线，进而通过函数变化曲线得到预测视点坐标信息。当然，预测单元还可以根据其他拟合预测算法来得到预测视点坐标信息，如最小二乘法、指数平均法等。
所述GPU图像渲染单元106用于根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中。这样，可以充分利用当前帧图像已渲染完成且下一帧视点坐标信息还未传入的空余时间，渲染出下一帧的预测渲染图像，由于用户行为大部分都是可以被正确预测的，即预测渲染图像往往与根据下一帧实际采集的视点坐标信息渲染出的实时渲染图像相符合，从而实现在硬件条件有限的情况下，提高VR设备帧率。
所述坐标定位单元101用于采集当前帧的下一帧视点坐标信息，所述误差比较单元104用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则GPU图像渲染单元用于根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，并将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元。误差比较单元可以用比较器或者比较电路来实现。所述预设误差范围可以是某一数值段内的一个数值，具体根据实际需要确定。当采集到的当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差较大时，说明预测渲染图像出现偏差，因而GPU图像渲染单元将再次渲染得到实时渲染图像，避免传输误差较大的预测渲染图像进行显示，以增加用户体验。
所述显示控制单元107用于将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元108进行显示。具体为，当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差在预设误差范围内，显示控制单元将预测渲染信息传输至显示单元进行显示；当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差不在预设误差范围内，显示控制单元将实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
在某些实施例中，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；所述X坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；所述Y坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；所述Z坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。这样，三个坐标矢量变化计算单元可以并行计算，以便快速得到各个方向上的X坐标矢量变化信息，加快处理效率。
在某些实施例中，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；所述X坐标预测单元用于根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；所述Y坐标预测单元用于根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；所述Z坐标预测单元用于根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。这样，三个坐标坐标预测单元可以并行预测运算，以便快速得到各个方向上的预测坐标信息，加快处理效率。
在某些实施例中，“预测单元用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
在某些实施例中，“误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元用于判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。这样，可以有效提高判断的精度，保证当前帧的下一帧的真实视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的匹配度，进而保证预测渲染图像与实时渲染图像的匹配度，有效提高用户体验。
在另一些实施例中，“误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元用于判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差中某一项或两项满足在预设误差范围内。
如图2所示，为本发明一实施方式涉及的提高VR播放帧率的方法的流程图。发明人还提供了一种提高VR播放帧率的方法，所述方法应用于提高VR播放帧率的装置，所述装置包括坐标定位单元、存储单元、矢量变化计算单元、误差比较单元、预测单元、GPU图像渲染单元、显示控制单元、显示单元；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元、历史帧视点坐标存储单元和预测视点坐标存储单元；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元和实时渲染图像存储单元；历史帧视点坐标存储单元用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息；所述方法包括：
首先进入步骤S201坐标定位单元采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中；
而后进入步骤S202矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息；
而后进入步骤S203预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中；
而后进入步骤S204GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中；
而后进入步骤S205坐标定位单元采集当前帧的下一帧视点坐标信息，而后进入步骤S206误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则进入步骤S207GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则进入步骤S208GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，步骤S208后还可以进入步骤S209将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元；
步骤S207或步骤S209还还可以进入步骤S210显示控制单元将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
在本实施方式中，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；所述步骤“矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息”包括：X坐标矢量变化计算单元根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；Y坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；Z坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。这样，三个坐标矢量变化计算单元可以并行计算，以便快速得到各个方向上的X坐标矢量变化信息，加快处理效率。
在本实施方式中，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；所述方法包括：X坐标预测单元根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；Y坐标预测单元根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；Z坐标预测单元根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。这样，三个坐标坐标预测单元可以并行预测运算，以便快速得到各个方向上的预测坐标信息，加快处理效率。
在本实施方式中，步骤“预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”还包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
在本实施方式中，步骤“误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。
在另一些实施例中，“误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差中某一项或两项满足在预设误差范围内。简言之，当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息之间是否满足预设误差的条件，可以根据实际需要确定，可以是X、Y、Z坐标中任一项或两项满足在预测误差内，也可以是X、Y、Z坐标均满足在预测误差内。
本发明提供了一种提高VR播放帧率的方法和装置，所述方法通过获取当前帧以及当前帧之前的若干历史帧数据，对用户的行为进行预测，得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，根据预测视点坐标信息绘制出预测渲染图像并存储。当下一帧真实数据传入时，将采集到的下一帧的视点坐标信息与预测视点坐标信息进行比较，若在误差范围内则直接调用预测渲染图像进行显示；若不在误差范围内，则采用根据下一帧真实传入的视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像。由于用户行为大部分都是可以被正确预测的，本发明将帧与帧之间的运算空闲时间利用起来，在硬件条件有限的情况下，大幅提高了VR设备显示的帧率，有效提高了用户体验。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高VR播放帧率的装置，其特征在于，所述装置包括坐标定位单元、存储单元、矢量变化计算单元、误差比较单元、预测单元、GPU图像渲染单元、显示控制单元、显示单元；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元、历史帧视点坐标存储单元和预测视点坐标存储单元；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元和实时渲染图像存储单元；
所述坐标定位单元用于采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中；
所述历史帧视点坐标存储单元用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息；
所述矢量变化计算单元用于根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息；
所述预测单元用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中；
所述GPU图像渲染单元用于根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中；
所述坐标定位单元用于采集当前帧的下一帧视点坐标信息，所述误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则GPU图像渲染单元用于根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，并将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元；
所述显示控制单元用于将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
2.如权利要求1所述的提高VR播放帧率的装置，其特征在于，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；
所述X坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；
所述Y坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；
所述Z坐标矢量变化计算单元用于根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。
3.如权利要求2所述的提高VR播放帧率的装置，其特征在于，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；
所述X坐标预测单元用于根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；
所述Y坐标预测单元用于根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；
所述Z坐标预测单元用于根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。
4.如权利要求3所述的提高VR播放帧率的装置，其特征在于，“预测单元用于根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
5.如权利要求3或4所述的提高VR播放帧率的装置，其特征在于，“误差比较单元用于判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元用于判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。
6.一种提高VR播放帧率的方法，其特征在于，所述方法应用于提高VR播放帧率的装置，所述装置包括坐标定位单元、存储单元、矢量变化计算单元、误差比较单元、预测单元、GPU图像渲染单元、显示控制单元、显示单元；所述存储单元包括视点坐标存储单元和渲染图像存储单元，所述视点坐标存储单元包括当前帧视点坐标存储单元、历史帧视点坐标存储单元和预测视点坐标存储单元；所述渲染图像存储单元包括预测渲染图像存储单元和实时渲染图像存储单元；历史帧视点坐标存储单元用于存储历史帧视点坐标信息，所述历史帧视点坐标信息包括一个或多个当前帧对应的前帧视点坐标信息；所述方法包括：
坐标定位单元采集当前帧视点坐标信息，并将当前帧视点坐标信息存储于当前帧视点坐标存储单元中；
矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息；
预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将预测视点坐标信息存储于预测视点坐标存储单元中；
GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的预测渲染图像，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中；
坐标定位单元采集当前帧的下一帧视点坐标信息，误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内，若是则GPU图像渲染单元将预测渲染图像传输至显示控制单元；否则GPU图像渲染单元根据当前帧的下一帧视点坐标信息，绘制出当前帧的下一帧的实时渲染图像，并将所述实时渲染图像存储于实时渲染图像存储单元，以及将实时渲染图像传输至显示控制单元；
显示控制单元将预测渲染信息或实时渲染信息传输至显示单元进行显示。
7.如权利要求6所述的提高VR播放帧率的方法，其特征在于，视点坐标信息包括X坐标信息、Y坐标信息和Z坐标信息；所述矢量变化计算单元包括X坐标矢量变化计算单元、Y坐标矢量变化计算单元、Z坐标矢量变化计算单元；所述步骤“矢量变化计算单元根据当前帧视点坐标信息以及历史帧视点坐标信息，计算得到矢量变化信息”包括：
X坐标矢量变化计算单元根据当前帧的X坐标信息以及历史帧X坐标信息，计算得到X坐标矢量变化信息；
Y坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Y坐标信息以及历史帧Y坐标信息，计算得到Y坐标矢量变化信息；
Z坐标矢量变化计算单元根据当前帧的Z坐标信息以及历史帧Z坐标信息，计算得到Z坐标矢量变化信息。
8.如权利要求7所述的提高VR播放帧率的方法，其特征在于，所述预测视点坐标信息包括预测X坐标信息、预测Y坐标信息和预测Z坐标信息；所述预测单元包括X坐标预测单元、Y坐标预测单元和Z坐标预测单元；所述方法包括：
X坐标预测单元根据当前帧X坐标坐标信息以及X坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息；
Y坐标预测单元根据当前帧Y坐标坐标信息以及Y坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息；
Z坐标预测单元根据当前帧Z坐标坐标信息以及Z坐标矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息。
9.如权利要求8所述的提高VR播放帧率的方法，其特征在于，步骤“预测单元根据当前帧视点坐标信息以及矢量变化信息，预测得到当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息，并将所述预测渲染图像存储于预测渲染图像存储单元中”还包括：预测单元对预测X坐标信息、预测Y坐标信息、预测Z坐标信息进行整合，得到综合预测视点坐标信息，并将综合预测视点坐标信息存储于预测渲染图像存储单元中。
10.如权利要求8或9所述的提高VR播放帧率的方法，其特征在于，步骤“误差比较单元判断当前帧的下一帧视点坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测视点坐标信息的误差是否位于预设误差范围内”包括：误差比较单元判断当前帧的下一帧X坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测X坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Y坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Y坐标信息之间的误差、当前帧的下一帧Z坐标信息与当前帧的下一帧对应的预测Z坐标信息之间的误差是否均位于预设误差范围内。
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