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眼球追踪到底是肿么回事?和VR有啥子不"正当"关系!

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虫虫是科技虫,更是虫博士,今天,好为人师的虫博士给伙伴们普及一下,眼球追踪到底是肿么回事?和VR有啥子不"正当"关系!
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名词:眼球追踪
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是一项用途颇广的科学应用技术,广泛运用于实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域。

原理:到底是肿么回事
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是经由两束看不到的红外线雷射光追踪眼睛移动。两架隐藏摄影机追踪着来自眼球视网膜的「暗示」,并做出反应。但软硬件还需要适当的调整,使每个人无论有没有戴眼镜,都能够使用这套系统。Tobii和uMoove两间公司都致力于此项技术,相信未来能够替用户带来更加独特的应用与服务。
什么,没明白?
让虫虫"肢解"一下:
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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。
如图,当人眼在看屏幕H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。
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。
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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)[1],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°。
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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。
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眼球追踪和VR的非正常关系
虚拟现实是眼球跟踪的狂热追随者,它能够为虚拟现实解决众多问题,如追踪用户的视点,然后让图像处理引擎调整焦点,在虚拟世界中实现景深效果。在虚拟现实追求双屏高分辨率的情况下,这个功能可以减轻显卡负担,只有聚焦点才显示清晰图像,焦点以外模糊画面代替。
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直白地说,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,可知眼球追踪技术将会成为VR设备最不可或缺的技术模块。
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大鳄纷纷入手
总部位于东京的FOVE公司开发了第一台使用眼球追踪技术的虚拟现实头显,StarVR虚拟现实头盔在也宣布将加入Tobii眼球追踪功能。Oculus则最近在接受UPloadVR的采访时称眼球跟踪技术是虚拟现实技术中“最为关键的部分”,并表示公司正致力于研究这个不可被忽视这个技术。
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大家比较熟悉的应该是三星的旗舰机Galaxy S4的眼球控制功能,它能通过前置摄像头捕捉用户视线,当视线离开屏幕时,视频会自动暂停,也可以利用视线移动来实现页面滚动。
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除了FOVE和StarVR,德国眼球跟踪技术公司SensoMotoric Instruments在开发者大会上展示了与索尼Magic Lab合作的远程眼球跟踪系统,不过没有透露PlayStation VR是否会使用这种技术,也宣布支持Oculus Rift DK系列产品。但在Oculus看来,目前眼球跟踪技术的解决方案都还处于较低端的水平,仍然还有很多问题需要解决。
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虽然眼球跟踪技术还不完善,但对于虚拟现实来说是至关重要,要想有更好的体验,必须得跨过这一道技术难关。
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