眼动追踪技术,决定VR未来的关键?
2019年11月19日 由 TGS 发表
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VR技术尚处于发展早期,距离成熟仍有距离。为了能够帮助其快速发展,从业者及研究人员想出了诸多技术解决方案,其中眼动追踪技术颇被看好。在叙事VR中,沉浸感的其中一个规则就是眼神交流,眼动追踪可以令这一点变得更具交互性和逼真。这有可能以数种形式出现,包括注视激活的体验和注视敏感的体验。
眼动追踪技术
眼动追踪,是利用传感器捕获、提取眼球特征信息,测量眼睛的运动情况,估计视线方向或眼睛注视点位置的技术。能够获取人类眼球的运动信息,从而实现一系列的模拟、操纵功能。这一技术的应用相当广泛,在医疗、教育、心理学等领域皆有用武之地。
在VR领域,眼动追踪技术更是有着广泛的应用。
首先,眼动追踪技术能够通过注视点渲染降低设备功耗,从而提高设备性能。实际上,人眼只在注视点区域以高分辨率渲染真实世界的影像,其余部分只是模糊的轮廓、纹理与颜色。因此借助眼动追踪技术,VR设备能够根据这一原理只在注视点区域以高分辨率渲染影像,从而大幅降低设备的功耗。眼动追踪技术公司Tobii,就曾表示这项技术能够“帮助VR头显GPU渲染负载下降57%。”
其次,眼动追踪技术还带来了一种新的交互方式。通过眼动追踪技术,用户能够仅依靠眼神交流进行很多简单的操纵。在VR领域之中,这一技术能够为用户带来更真实且具有沉浸感的体验。
除以上两点外,眼动追踪技术能够提供的功能还很多。如利用眼球追踪充当VR头显的身份识别器、自动调整IPD为用户提供更舒适的体验,以及借此创建更逼真的虚拟化身等。
总体来说,眼动追踪技术提供的应用功能相当丰富,微软、索尼、苹果均有围绕眼动追踪技术VR应用的相关专利,HTC也推出过Vive Pro Eye这款主打眼动追踪的VR头显。
在VR中的应用
现实生活中,人们大都以眼球转动来锁定注视目标;而在目前的VR中,由于眼球追踪技术的缺失,采用基于陀螺仪的头动感知方式来锁定目标,动头才能进行操作,这种方式容易增加用户不自然的头动,还使目标锁定的过程变长,既不自然、效率也较低。
头动控制视野,眼动锁定目标,这才是VR UI交互中理想的最佳选择,既符合人性,也比传统操作方式的效率更高。比如:当盯着界面上某个应用或是物体进行凝视的时候,界面便开始变化,应用图标的二级界面即会自动打开,界面自动下滑或上升等等。
目前的VR设备,硬件方面对于畸变和色散的修正并不完善,大部分是基于图形算法层面进行补偿,这只是一定程度的减少了畸变和色差。由于人的瞳距不同,佩戴方式不同,注视点不同,都会导致人的瞳孔偏离出瞳位置,造成实时观看中畸变形状不同,影响用户体验。
通过眼球追踪技术获得人眼的注视点,人眼和镜片的相对位置进行实时矫正,无疑是解决上述问题的优异选择。高清的画质是VR体验的基础,目前的渲染方式对硬件要求高、功耗大。用眼球追踪技术判断人眼注视点,就可以在画面渲染过程中仅全幅渲染注视点位置区域(局部渲染),这样既保证了看到的画面足够清晰,又大幅度降低了渲染过程中GPU负荷,从而降低VR设备对硬件的要求。
此外,还有一个重大优势是,注视点渲染极为符合人眼的对焦特性(焦点位置清晰周边虚化),能避免眼睛去适应画面而产生疲劳感。
总的来讲,眼动追踪技术对于VR而言是很好的强化与补充,拿游戏举例。完全可以实现用眼睛调用菜单、用眼睛控制手电筒从而强化沉浸式恐怖氛围,眼控瞄准增强第一人称射击游戏代入感等等。
未来
世界上没有完美的事物,更没有十全十美的技术。例如:它对近视人群很不友好,目前尚未出现比较好的针对近视人群的眼动追踪方案,而全球近视人群并不在少数,是极大的客户群体,没有哪个公司会轻易放弃,所以全面应用该技术只是设想而已。
这是问题,需要克服。
眼动追踪与 VR 相结合,可以使研究环境完全受控并准确了解被试者每一刻的视觉注意信息。可以按研究需要创建任何模拟环境,研究场景可方便、快速地重复利用,经济且高效。可通过基于视觉的自然交互,为创建沉浸度更高的研究场景带来了全新的可能性。那些由于在真实环境中可能对被试者带来痛苦或危险的研究课题现在都可以在模拟环境中再现。因此,它成了完全沉浸式研究的关键之一。
这是方向,需要努力。