眼球追蹤技術(shù)掀開VR領(lǐng)域新篇章

    虛擬現(xiàn)實作為近兩年剛剛興起的行業(yè)越來越受到創(chuàng)業(yè)者的親賴，僅僅去年一年，國內(nèi)宣布進入VR領(lǐng)域的公司就有數(shù)百家，其中不乏騰訊、樂視、愛奇藝等互聯(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，開始進入高速發(fā)展階段。VR之所以備受矚目，主要因為它可以模擬真實的場景，讓人在虛擬的世界里得到感官的滿足。隨著人們對VR體驗訴求的提升，這種感官體驗會越來越接近現(xiàn)實的感受，在此過程中眼球追蹤技術(shù)將成為必不可少的應(yīng)用模塊。目前已有先驅(qū)者開始嘗試通過眼球追蹤技術(shù)解決VR領(lǐng)域目前所面臨清晰度，沉浸感，自然交互等問題。

    德國的一家眼球追蹤技術(shù)公司在今年的CES大會上展示注視點渲染技術(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帶來一次質(zhì)飛躍。目前VR硬件廠商所共同面對的問題便是用戶的計算機硬件滿足不了顯示設(shè)備高清渲染的需求，以O(shè)culus Rift為例，用戶需要配備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(xiàn)實世界的分辨率，單眼必須渲染8K的分辨率，僅硬件配置這一項，就夠廠商頭疼的了。

    為了解決這一問題，目前最被認可的方式便是結(jié)合眼球追蹤的局部渲染技術(shù)。人眼成像的過程中，中央凹視野（Foveal vision area）成像清晰，只覆蓋視野1○~2○，視覺敏銳度高；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，雖然整個屏幕都可以看到，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，因此在畫面渲染過程中只需要渲染中央凹視野很小的范圍，對周邊視野區(qū)域進行模糊渲染，眼球轉(zhuǎn)動，高清渲染區(qū)域隨著注視點的變化而變化，這樣既可以得到高清的視覺體驗，又可降低GPU負荷，從而可以大幅的降低VR設(shè)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，無需人眼去主動適應(yīng)屏幕，還會避免用眼過度造成的眼疲勞。

    當然在畫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。通過眼球轉(zhuǎn)動與VR用戶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的畫面。

    眼球追蹤技術(shù)在VR領(lǐng)域的重要性已經(jīng)顯而易見， Oculus的創(chuàng)始人Palmer Luckey也曾表示，眼部跟蹤技術(shù)會成為VR技術(shù)未來的一個“重要組成部分”。不僅能實現(xiàn)注視點渲染技術(shù)，它還能用來創(chuàng)造一種深度傳感，以創(chuàng)作出更好的用戶界面。眾所周知光線在穿透透鏡過程中會產(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正使用適用的光學優(yōu)勢試圖修復該問題，但僅憑光學設(shè)計并無法完美解決，還需要在軟件方面進行反畸變和色散的優(yōu)化。現(xiàn)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，反畸變的效果就會隨之減弱。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而不是鏡片中心為準，矯正效果也會大幅提升。

    眼球追蹤技術(shù)對于VR來說就像鼠標于windows系統(tǒng)一樣，它會讓體驗更完善，使用更方便，更容易被用戶接受，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)將會成為VR設(shè)備最不可或缺的技術(shù)模塊。