从Facebook收购The Eye Tribe,论眼球追踪技术对于VR的重要性

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现在眼球追踪技术越来越受到业界追捧。不久前,谷歌收购了一家名为Eyefluence的眼球追踪技术初创公司,Eyefluence于2013年成立,这家公司已经研发出一套针对虚拟现实和增强现实应用的眼球追踪技术,并申请有多项眼球追踪技术专利。

近日,据外媒报道,Facebook公司旗下虚拟现实业务Oculus最近收购了丹麦眼球追踪技术初创企业The Eye Tribe,这意味着未来有望实现利用眼睛和视线来控制VR设备。一名Oculus发言人证实了此次收购,但拒绝透露交易条款和有多少The Eye Tribe员工将加入Oculus等细节。

关于The Eye Tribe

2007年,The Eye Tribe的四名创始人在丹麦的哥本哈根IT大学相遇,他们在2011年收购了该大学的相关专利技术后创建了The Eye Tribe公司。目前该团队共有16名全职员工,主要针对不同的平台构建眼球追踪软件和应用。

The Eye Tribe已从包括初创公司Bootcamp在内的数家投资者当中筹集了大约300万美元,并获得了丹麦国家先进技术基金会提供的230万美元赠款。本月初,The Eye Tribe在其网站发布通知称公司正在改变方向,而且当时业界就有传闻称“Facebook收购了The Eye Tribe”。12月15日瑞典一家商业注册网站信息显示,Facebook已经成为The Eye Tribe的完全股东。

The Eye Tribe开发的产品中,包括了一款售价99美元、面向眼球追踪装置开发人员的工具包软件,该软件能够将基于眼球注视的接口技术嵌入智能手机和潜在的虚拟现实眼罩产品上。The Eye Tribe还开发有“视网膜凹式渲染(Foveated Rendering)”技术,在该技术的支持下,用户通过虚拟现实系统寻找目标时,由于只是把最细腻的画质呈现在视野中心,视野以外的画质细腻度逐步减少,从而大大节省系统的计算能力,让电脑的资源释放来做其他事情。

到底什么是眼球追踪技术,在VR中有着什么样的地位?

随着人们对VR体验要求的不断提升,让VR体验越来越接近现实的感受。这就需要更高的分辨率和刷新率,但是目前VR硬件厂商所共同面对的问题便是用户的计算机硬件满足不了显示设备高清渲染的需求,以Oculus Rift为例,用户需要配备1000美元以上的计算机才能正常运行, Nvidia GeForce 970或AMD Radeon 290显卡的成本就达300美元,而这还仅仅是渲染1k的分辨率,要让渲染的分辨率匹配现实世界的分辨率,单眼必须渲染8K的分辨率,仅硬件配置这一项,就够厂商头疼的了。

为了解决这一问题,眼球追踪技术便成为了最好的方式。利用眼球追踪技术的局部渲染功能来解决。

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如图所示,人眼成像的过程中,中央凹视野(Foveal vision area)成像清晰,只覆盖视野1°~2°,视觉敏锐度高,周边视野(Peripheral vision field)成像是模糊的。

当人眼在看屏幕H区域时,虽然整个屏幕都可以看到,但是只有B区域额中央凹视野是清晰的, AC区域成像模糊,因此在画面渲染过程中只需要渲染中央凹视野很小的范围,对周边视野区域进行模糊渲染。眼球转动,高清渲染区域随着注视点的变化而变化,这样既可以得到高清的视觉体验,又可降低GPU负荷,从而可以大幅的降低VR设备对硬件的要求。

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除此之外,局部渲染的方案恰好与人眼成像特征相切合,无需人眼去主动适应屏幕,还会避免用眼过度造成的眼疲劳及头晕现象。

当然除了画面渲染方面,眼球追踪技术还可以大幅度提升VR设备的沉浸感。

人在观察周围景物时,并不总是要转头。人们习惯用眼球转动(而不是头部转动)去观察或追踪的角度范围叫做EOR(Eye-only range),EOR平均为±18°,垂直与水平方向的EOR有差异,平均水平EOR为±30°,垂直EOR为±12°。

也就是说,人们习惯通过眼球转动观察水平±30°,垂直±12°角度范围内的画面,而不是转头。但目前基于陀螺仪的交互方式,视角转换全部由头动完成,与现实中人们的习惯相违背,导致真实感缺乏,并且容易眩晕。眼球追踪技术恰好可以解决这一问题:用户可眼动与头动协同控制视角变化,真实重现现实中的视觉效果。同时,通过眼球转动与VR用户界面的交互可以直接用眼控控制菜单,触发操作,让人摆脱不自然的头部操作和晃动的画面。

由此可见眼球追踪技术在VR领域的重要性, Oculus的创始人Palmer Luckey也曾表示,眼部跟踪技术会成为VR技术未来的一个“重要组成部分”。不仅能实现注视点渲染技术,它还能用来创造一种深度传感,以创作出更好的用户界面。

眼球追踪技术还可处理视角边缘畸变

众所周知光线在穿透透镜过程中会产生折射,所以目前的VR显示设备视角边缘都产生畸变和色差。Oculus正使用适用的光学优势试图修复该问题,但仅凭光学设计并无法完美解决,还需要在软件方面进行反畸变和色散的优化。现在已经有部分产品采用了以镜片中心为准的矫正方案,虽然有所成效,但是当人眼位置与镜片位置发生偏移时,反畸变的效果就会随之减弱。若让反畸变处理结合眼球追踪技术,将矫正方案调整为以人眼注视中心为准而不是镜片中心为准,矫正效果也会大幅提升。

未来眼球追踪技术将成为VR标配

眼球追踪技术对于VR来说就像鼠标于windows系统一样,它会让体验更完善,使用更方便,更容易被用户接受,虽然现在VR设备上成功搭载眼球追踪技术的案例并不多,但是参照目前VR显示方案的快速迭代和眼球追踪技术的成熟,眼球追踪技术将会成为VR设备最不可或缺的模块。

来源:雷锋网、凤凰科技等

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