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眼球追踪技术原理与应用丨VR将是眼球追踪技术的下一个突破口

来源：不锈钢激光打标发布时间：2024-06-18 05:23:00

VR虚拟现实模拟真实的场景，我们有机会沉浸于虚拟场景中，在虚拟环境中得到满足。而随技术的发展，人们对VR的期望要求慢慢的升高，只靠陀螺仪，靠头部转动来实现视角变换的交互方式已经不能为人类带来满意且惊艳的产品体验。

眼球追踪作为提升VR产品体验的一项重要环节，能解决清晰度、沉浸感、自然交互等诸多问题。

当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，通过一系列分析这些变化能预测用户的状态和需求。

眼球追踪主要是获取眼球这些细微运动信息，来指导设备做一系列的操作。其跟踪方式一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化，三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。

目前VR硬件厂商所一同面对的问题是用户的计算机硬件满足不了显示设备高清渲染的需求，在如今显示器清晰度还达不到VR标准的情况下，购置一台支持VR设备的机器就要近万元，计算机硬件不达标可谓VR普及的一大瓶颈。

人眼成像的过程中，中央凹视野成像清晰，只覆盖视野1°～2°，视觉敏锐度高；周边视野成像是模糊的。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即可。眼球转动，高清渲染区域随着注视点的变化而变化，这样既保证了成像质量还降低了CPU负荷。

目前VR的视角变换主要靠头部转动来完成，但是研究之后发现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。当场景与现实中的习惯相违背时，不仅沉浸感会大大折扣，还会产生眩晕。

眼球追踪技术恰好能解决这一问题：眼球追踪与头部转动相互协作，共同控制视角变化，模拟现实中的视觉效果。通过眼部控制，来完成一些菜单操作，减少头部转动频率，让人摆脱不自然的头部操作和晃动的画面。

光线在穿透透镜过程中会产生折射，所以目前的VR显示设备视角边缘会产生畸变和色差。

目前有部分产品采用了以镜片中心为准的矫正方案，虽然理想状态下能够更好的起到很好的反畸变效果，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。若利用眼球追踪技术，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。

近日据国外新闻媒体报道，VR眼球追踪技术公司Visuak Camp在MWC上海站的三星展台展示了一款独立的VR头盔原型Exynos VR 3，支持眼球与手部动作追踪。

眼球追踪可以帮助体验者在VR中建立一种身临其境的体验，你只需动动眼睛，就能做出对应的操作。那么今日盗梦酱与你聊聊这项能让你与设备“眉来眼去”的技术。

这款代号为Exynos VR III的VR头显产品，内置了一颗定制的Exynos六核心CPU，同时采用了Mail G71显卡驱动。

该技术最大的特点是VR设备能够追踪用户眼球位置，有选择性的对视线聚焦部分提升分辨率，而其他区域则会降低分辨率，从而形成视网膜的观看效果。这种效果说的简单点就是像我们直接用眼睛看一样舒服，可有效的降低和解决VR设备使用的过程中的不适感。

Born2Global Centre 首席执行官 Kim Jong-kap 表示：“苹果、谷歌和 Facebook 最近对眼球追踪技术公司的收购表明这项技术在VR行业受到了极大的关注。因此我们对 Visual Camp 的未来寄予厚望，Visual Camp 已经展示了其前景广阔的VR有关技术。”

眼球追踪是一项科学应用技术，用户无需触摸屏幕即可翻动页面、实现操作。当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生能提取的特征，计算机能够最终靠图像捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。

眼球追踪技术能解决晕眩感？至少目前的VR从业者大多这样认为。人看到的东西的成像会根据眼睛距离事物的距离来进行自动适应调整，而我们带上VR眼镜后，眼睛和屏幕的距离是固定的，因此会对眼睛造成某些特定的程度的欺骗，而若屏幕中播放的远距离的场景和近距离场景的切换，眼睛会没办法识别，因此导致晕眩。眼球追踪技术能获知人眼的真实注视点，从而得到虚拟物体上视点位置的景深。所以，眼球追踪技术或将成为解决虚拟现实头盔眩晕病问题的一个重要技术突破。

先进的眼球追踪技术还能使VR头显呈现出的图像更自然，延迟更小，这都能增加可玩性，但前提是一定要解决一系列技术难题。