眼球追蹤技術(shù)掀開(kāi)VR領(lǐng)域新篇章

    虛擬現(xiàn)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(guó)內(nèi)宣布進(jìn)入VR領(lǐng)域的公司就有數(shù)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(rèn)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?yàn)樗梢阅M真實(shí)的場(chǎng)景，讓人在虛擬的世界里得到感官的滿(mǎn)足。隨著人們對(duì)VR體驗(yàn)訴求的提升，這種感官體驗(yàn)會(huì)越來(lái)越接近現(xiàn)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(yīng)用模塊。目前已有先驅(qū)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(guó)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)，七鑫易維也發(fā)布了視頻短片中展示了眼球追蹤在VR設(shè)備上的應(yīng)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硬件廠商所共同面對(duì)的問(wèn)題便是用戶(hù)的計(jì)算機(jī)硬件滿(mǎn)足不了顯示設(shè)備高清渲染的需求，以O(shè)culus Rift為例，用戶(hù)需要配備1000美金以上的計(jì)算機(jī)才能正常運(yùn)行， Nvidia GeForce 970或AMD Radeon 290顯卡的成本就達(dá)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(xiàn)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(xiàng)，就夠廠商頭疼的了。

    為了解決這一問(wèn)題，目前最被認(rèn)可的方式便是結(jié)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(dāng)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(qū)域額中央凹視野是清晰的， AC區(qū)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(duì)周邊視野區(qū)域進(jìn)行模糊渲染，眼球轉(zhuǎn)動(dòng)，高清渲染區(qū)域隨著注視點(diǎn)的變化而變化，這樣既可以得到高清的視覺(jué)體驗(yàn)，又可降低GPU負(fù)荷，從而可以大幅的降低VR設(shè)備對(duì)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(yīng)屏幕，還會(huì)避免用眼過(guò)度造成的眼疲勞。

    當(dāng)然在畫(huà)面渲染方面只是一方面，眼球追蹤技術(shù)還可以大幅度提升VR設(shè)備的交互體驗(yàn)。通過(guò)眼球轉(zhuǎn)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(xiàn)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(shè)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(shì)試圖修復(fù)該問(wèn)題，但僅憑光學(xué)設(shè)計(jì)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(xiàn)在已經(jīng)有部分產(chǎn)品采用了以鏡片中心為準(zhǔn)的矯正方案，雖然有所成效，但是當(dāng)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(jié)合眼球追蹤技術(shù)，將矯正方案調(diào)整為以人眼注視中心為準(zhǔn)而不是鏡片中心為準(zhǔn)，矯正效果也會(huì)大幅提升。

    眼球追蹤技術(shù)對(duì)于VR來(lái)說(shuō)就像鼠標(biāo)于windows系統(tǒng)一樣，它會(huì)讓體驗(yàn)更完善，使用更方便，更容易被用戶(hù)接受，雖然在VR設(shè)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(shè)備最不可或缺的技術(shù)模塊。