對VR來(lái)說(shuō)， 眼球追蹤技術(shù)在里面到底是一個(gè)什么角色？

眼球追蹤技術(shù)對于VR來(lái)說(shuō)，可能就像鼠標之于windows系統一樣。

虛擬現實(shí)作為近兩年剛剛興起的行業(yè)越來(lái)越受到創(chuàng )業(yè)者的親賴(lài)，僅僅去年一年，國內宣布進(jìn)入VR領(lǐng)域的公司就有數百家，其中不乏騰訊、樂(lè )視、愛(ài)奇藝等互聯(lián)網(wǎng)巨頭。并且大部分從業(yè)者都認為2016年將成為VR元年，開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段。

VR之所以備受矚目，主要因為它可以模擬真實(shí)的場(chǎng)景，讓人在虛擬的世界里得到感官的滿(mǎn)足。隨著(zhù)人們對VR體驗訴求的提升，這種感官體驗會(huì )越來(lái)越接近現實(shí)的感受，在此過(guò)程中眼球追蹤技術(shù)將成為必不可少的應用模塊。目前已有先驅者開(kāi)始嘗試通過(guò)眼球追蹤技術(shù)解決VR領(lǐng)域目前所面臨清晰度，沉浸感，自然交互等問(wèn)題。

德國的一家眼球追蹤技術(shù)公司在今年的CES大會(huì )上展示注視點(diǎn)渲染技術(shù)，國內的眼球追蹤技術(shù)公司七鑫易維也在近期發(fā)布的視頻短片中展示了眼球追蹤在VR設備上的應用，其中局部渲染的功能將為VR帶來(lái)一次質(zhì)飛躍。目前VR硬件廠(chǎng)商所共同面對的問(wèn)題便是用戶(hù)的計算機硬件滿(mǎn)足不了顯示設備高清渲染的需求，以Oculus Rift為例，用戶(hù)需要配備1000美金以上的計算機才能正常運行， Nvidia GeForce 970或AMD Radeon 290顯卡的成本就達300美金，而這還僅僅是渲染1k的分辨率，要讓渲染的分辨率匹配現實(shí)世界的分辨率，單眼必須渲染8K的分辨率，僅硬件配置這一項，就夠廠(chǎng)商頭疼的了。

為了解決這一問(wèn)題，目前最被認可的方式便是結合眼球追蹤的局部渲染技術(shù)。

人眼成像的過(guò)程中，中央凹視野（Foveal vision area）成像清晰，只覆蓋視野1○~2○，視覺(jué)敏銳度高；周邊視野（Peripheral vision field）成像是模糊的。

如圖所示，當人眼在看屏幕H時(shí)，雖然整個(gè)屏幕都可以看到，但是只有B區域額中央凹視野是清晰的， AC區域成像模糊，因此在畫(huà)面渲染過(guò)程中只需要渲染中央凹視野很小的范圍，對周邊視野區域進(jìn)行模糊渲染。眼球轉動(dòng)，高清渲染區域隨著(zhù)注視點(diǎn)的變化而變化，這樣既可以得到高清的視覺(jué)體驗，又可降低GPU負荷，從而可以大幅的降低VR設備對硬件的要求。

除此之外，局部渲染的方案恰好與人眼成像特征相切合，無(wú)需人眼去主動(dòng)適應屏幕，還會(huì )避免用眼過(guò)度造成的眼疲勞。

當然除了畫(huà)面渲染方面，眼球追蹤技術(shù)還可以大幅度提升VR設備的沉浸感。

人在觀(guān)察周?chē)拔飼r(shí)，并不總是要轉頭。人們習慣用眼球轉動(dòng)（而不是頭部轉動(dòng)）去觀(guān)察或追蹤的角度范圍叫做EOR（Eye-only range），EOR平均為±18°，垂直與水平方向的EOR有差異，平均水平EOR為±30°，垂直EOR為±12°。

也就是說(shuō)，人們習慣通過(guò)眼球轉動(dòng)觀(guān)察水平±30°，垂直±12°角度范圍內的畫(huà)面，而不是轉頭。但目前基于陀螺儀的交互方式，視角轉換全部由頭動(dòng)完成，與現實(shí)中人們的習慣相違背，導致真實(shí)感缺乏，并且容易眩暈。眼球追蹤技術(shù)恰好可以解決這一問(wèn)題：用戶(hù)可眼動(dòng)與頭動(dòng)協(xié)同控制視角變化，真實(shí)重現現實(shí)中的視覺(jué)效果。同時(shí)，通過(guò)眼球轉動(dòng)與VR用戶(hù)界面的交互可以直接用眼控控制菜單，觸發(fā)操作，讓人擺脫不自然的頭部操作和晃動(dòng)的畫(huà)面。

眼球追蹤技術(shù)在VR領(lǐng)域的重要性已經(jīng)顯而易見(jiàn)， Oculus的創(chuàng )始人Palmer Luckey也曾表示，眼部跟蹤技術(shù)會(huì )成為VR技術(shù)未來(lái)的一個(gè)“重要組成部分”。不僅能實(shí)現注視點(diǎn)渲染技術(shù)，它還能用來(lái)創(chuàng )造一種深度傳感，以創(chuàng )作出更好的用戶(hù)界面。

眾所周知光線(xiàn)在穿透透鏡過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生折射，所以目前的VR顯示設備視角邊緣都產(chǎn)生畸變和色差。Oculus正使用適用的光學(xué)優(yōu)勢試圖修復該問(wèn)題，但僅憑光學(xué)設計并無(wú)法完美解決，還需要在軟件方面進(jìn)行反畸變和色散的優(yōu)化?，F在已經(jīng)有部分產(chǎn)品采用了以鏡片中心為準的矯正方案，雖然有所成效，但是當人眼位置與鏡片位置發(fā)生偏移時(shí)，反畸變的效果就會(huì )隨之減弱。若讓反畸變處理結合眼球追蹤技術(shù)，將矯正方案調整為以人眼注視中心為準而不是鏡片中心為準，矯正效果也會(huì )大幅提升。

眼球追蹤技術(shù)對于VR來(lái)說(shuō)就像鼠標于windows系統一樣，它會(huì )讓體驗更完善，使用更方便，更容易被用戶(hù)接受，雖然在VR設備上成功搭載眼球追蹤技術(shù)的案例并不多，但是參照目前VR顯示方案的快速迭代，可知眼球追蹤技術(shù)將會(huì )成為VR設備最不可或缺的技術(shù)模塊。

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