智能追蹤技術:眼動追蹤技術帶你走向更真實的虛擬世界
發布時間:2018-04-26 來源:Eric 責任編輯:lina
【導讀】本文中Eric Kuerzel分析了AR/VR技術的現狀以及眼動追蹤技術的行業動向,重點對眼動追蹤技術的沉浸式功能應用做了深入解讀。Eric Kuerzel是歐司朗光電半導體北美公司紅外產品的產品營銷經理,於2006年加入歐司朗光電半導體,有著豐富的行業經驗。

增強現實與虛擬現實技術(AR/VR)是時下最熱門的技術之一,該行業從風險投資家和科技巨頭如Google、Apple和Facebook吸引數十億美元啟動資金。
根據Parks and Associates的數據,消費者正接受這項技術,全球有2400萬家庭預計在今年年底前購買AR/VR頭盔。與此同時,據Greenlight Insights預計,全球虛擬現實收入到今年年底將達到71.7億美元,並在2021年達到750億美元。另外,國際數據公司(IDC)預計AR/VR頭盔市場在接下來五年內年複合增長率將達到108.3%。
盡管如此,AR/VR硬件的發展不如預期。那麼,什麼阻礙了它的發展?多數界麵由頭部移動和其它手動輸入所控製。 但是當畫麵跟不上這些頭部移動的速度時,用戶便會產生眩暈感。更重要的是,幀速率和分辨率偏低會使圖像失真或發生抖晃。
不過,人們找到了解決辦法。眼動追蹤技術可實時監測眼球運動,修正這些問題,使AR/VR能夠完全達到預期效果。眼動追蹤技術的工作原理是向角膜照射不可見紅外(IR)光。光線穿過未檢測瞳孔並經虹膜反射出來,將瞳孔邊緣呈現給相機傳感器。眼球動作是人體內最快的動作之一。因此,AR/VR係統必須能夠跟上快速動作。
最zui初chu,眼yan動dong追zhui蹤zong係xi統tong在zai科ke學xue和he商shang業ye應ying用yong中zhong扮ban演yan重zhong要yao角jiao色se。歸gui根gen結jie底di,眼yan睛jing是shi心xin靈ling的de窗chuang口kou,可ke以yi立li即ji顯xian露lu出chu人ren們men的de真zhen實shi想xiang法fa,這zhe使shi得de眼yan動dong追zhui蹤zong技ji術shu在zai市shi場chang研yan究jiu領ling域yu具ju有you相xiang當dang重zhong要yao的de作zuo用yong。醫yi療liao設she備bei也ye能neng依yi靠kao眼yan動dong追zhui蹤zong來lai辨bian別bie用yong戶hu關guan注zhu的de內nei容rong以yi及ji他ta們men的de反fan應ying。
在計算領域,眼動追蹤允許控製中心無需手動輸入(如使用鍵盤或鼠標)即可進行交流,為下一代人機對話關係奠定了良好基礎。無人駕駛汽車和智能電器等物聯網(IoT)的發展將依賴於這些設備的功能對眼球運動和口頭命令做出反應。

隨著體積極小但功能強大的元件(例如緊湊型紅外發光二極管(IRED))dechuxian,chuangxinxinggongsizhengzhubujiangyandonggenzongchuanganqijichengdaotamendechanpinzhong。zhezhishiyigekaishi。zhexiexitongkeyiweixunixianshitigongdongli,shiqiduiyonghudeziranheqianyishixinhaozuochufanying,congerkaiqishenlinqijingdexunitiyanxinshidai。
關注行業動向
今年對眼動追蹤技術來說是具有突破性的一年。今年1月,日本VR創業公司FOVE發布了業內首款眼動追蹤VR頭盔。與此同時,一些AR/VR硬件公司也紛紛進行仿效,將眼動追蹤以某種形式加入到他們的現有耳機產品中。
同時,眼動追蹤開發商,如來自瑞典的Tobii,已經開始對消費類AR/VR產品授權他們的技術。作為參考,在Tobii開始投資VR技術之後不久,從2014年到2016年,該公司的銷售額幾乎翻了一番。Google和Facebook等技術行業領跑者目前正在收購一些較為優秀的眼動追蹤創業公司。
顯而易見的是,整個技術世界正在密切關注這一領域。全球研究公司MarketsandMarkets認為眼動追蹤市值到2023年將達到14億美元,部分原因是其在AR/VR產品中的突出作用。
沉浸式未來
AR/VR的最終目標是完全沉浸式體驗。用戶從真實世界轉換到虛擬世界,而感官上不會中斷,他們所有的感覺,如聽覺、觸覺、味覺、shijiaohexiujiaodengdouchixuhuoyuezaixunishijiezhong。zheshixiandaijisuanshishangzuifuzadenantizhiyi。danshi,yaojiejuegaiwentijuefeiyishi。diyibu,zaiyingjianshangxuyaojianshaoshoudongshuru,bingshiyonghunenggouyuxunishijiehudong,rutongshenchuzaizhenshishijie。
眼動追蹤可通過以下五種方法極大地推動沉浸式功能的發展:
1.最佳的細節和深度。人們通常使用一副頭盔體驗AR/VR,zhezhongtoukuibixuyuyonghudetongkongduiqi,yibianxiangyonghuwanzhengdichuandixianshipingshangdesanweikongjian。ruguopianlizhongxinweizhi,yanjingjiuhuiganjiaopilao,erqietuxianghuibiandebianpingqiemohu。

找到正確的位置頗具挑戰性。成人瞳孔之間的長度(即瞳距(IPD))介於5.1厘米至7.7厘米。這種差別在使用雙筒望遠鏡、顯微鏡和望遠鏡時尤其明顯,需要進行調整以適應觀看者的IPD才能傳遞最佳細節和深度。
大多數AR/VR頭盔采用超寬眼鏡或手動調節器,這會導致過度補償。由於眼動追蹤係統可在設備內定位瞳孔,因此新一代產品能夠精確計算IPD。瞳距匹配使用戶的眼睛得到放鬆,並充分投入到體驗中,提高整體沉浸感。
2.自然的用戶界麵。當顯示屏對眼球運動(不隻是頭部運動)作(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)時(shi),用(yong)戶(hu)將(jiang)獲(huo)得(de)更(geng)自(zi)然(ran)的(de)視(shi)野(ye)。通(tong)過(guo)眼(yan)球(qiu)追(zhui)蹤(zong),用(yong)戶(hu)隻(zhi)需(xu)簡(jian)單(dan)地(di)觀(guan)看(kan)內(nei)容(rong)即(ji)可(ke)參(can)與(yu)其(qi)中(zhong),例(li)如(ru)選(xuan)擇(ze)武(wu)器(qi)或(huo)拿(na)起(qi)球(qiu)。這(zhe)可(ke)避(bi)免(mian)屏(ping)幕(mu)上(shang)出(chu)現(xian)雜(za)亂(luan)的(de)圖(tu)標(biao),減(jian)少(shao)導(dao)航(hang)消(xiao)耗(hao)的(de)能(neng)量(liang)。
3.人眼獲得舒適感。人類通過中心凹(視網膜中視力最靈敏的小凹處)在視野中心感知視覺細節。中心凹區域外的外圍物體會顯得模糊不清。因此,如同大多數AR/VR係統,在每個幀中使用相同的分辨率最終會造成浪費。相比之下,注視點渲染(一種數字成像處理技術)用(yong)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)顯(xian)示(shi)中(zhong)心(xin)凹(ao)目(mu)標(biao),同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv),模(mo)仿(fang)人(ren)類(lei)的(de)視(shi)野(ye)。當(dang)眼(yan)睛(jing)在(zai)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)掃(sao)視(shi)時(shi),眼(yan)動(dong)追(zhui)蹤(zong)對(dui)定(ding)位(wei)這(zhe)個(ge)分(fen)辨(bian)率(lv)最(zui)高(gao)的(de)點(dian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。
該(gai)技(ji)術(shu)不(bu)僅(jin)可(ke)使(shi)人(ren)眼(yan)感(gan)覺(jiao)舒(shu)適(shi),還(hai)能(neng)釋(shi)放(fang)硬(ying)件(jian)資(zi)源(yuan)。因(yin)為(wei)它(ta)降(jiang)低(di)了(le)整(zheng)體(ti)像(xiang)素(su),而(er)不(bu)會(hui)降(jiang)低(di)圖(tu)像(xiang)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing),所(suo)以(yi)注(zhu)視(shi)點(dian)渲(xuan)染(ran)可(ke)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)負(fu)載(zai)和(he)功(gong)耗(hao)。這(zhe)可(ke)將(jiang)釋(shi)放(fang)的(de)資(zi)源(yuan)重(zhong)新(xin)應(ying)用(yong)於(yu)其(qi)它(ta)操(cao)作(zuo),如(ru)提(ti)高(gao)幀(zhen)速(su)率(lv)。因(yin)此(ci),在(zai)提(ti)高(gao)顯(xian)示(shi)質(zhi)量(liang)的(de)同(tong)時(shi),滯(zhi)後(hou)時(shi)間(jian)也(ye)能(neng)大(da)幅(fu)減(jian)少(shao),用(yong)戶(hu)不(bu)易(yi)感(gan)到(dao)眩(xuan)暈(yun)。
4.逼(bi)真(zhen)的(de)社(she)交(jiao)信(xin)號(hao)。人(ren)的(de)眼(yan)睛(jing)會(hui)說(shuo)話(hua),經(jing)常(chang)會(hui)透(tou)露(lu)出(chu)內(nei)心(xin)想(xiang)法(fa)。在(zai)我(wo)們(men)牙(ya)牙(ya)學(xue)語(yu)之(zhi)前(qian),我(wo)們(men)早(zao)已(yi)會(hui)通(tong)過(guo)微(wei)妙(miao)的(de)麵(mian)部(bu)表(biao)情(qing)表(biao)達(da)情(qing)緒(xu)。眼(yan)動(dong)追(zhui)蹤(zong)技(ji)術(shu)賦(fu)予(yu)虛(xu)擬(ni)角(jiao)色(se)逼(bi)真(zhen)地(di)傳(chuan)達(da)社(she)交(jiao)信(xin)號(hao)的(de)能(neng)力(li),使(shi)虛(xu)擬(ni)角(jiao)色(se)擁(yong)有(you)生(sheng)命(ming)力(li)。它(ta)們(men)可(ke)以(yi)傳(chuan)遞(di)逼(bi)真(zhen)的(de)眼(yan)球(qiu)運(yun)動(dong),賦(fu)予(yu)視(shi)頻(pin)遊(you)戲(xi)和(he)其(qi)它(ta)虛(xu)擬(ni)內(nei)容(rong)新(xin)的(de)特(te)征(zheng)。
5.大開眼界的安全性。每個人的虹膜和指紋都是獨一無二的。AR/VR頭tou盔kui采cai用yong眼yan動dong追zhui蹤zong進jin行xing虹hong膜mo掃sao描miao,無wu需xu密mi碼ma,使shi係xi統tong使shi用yong更geng便bian捷jie,同tong時shi更geng具ju安an全quan性xing。工gong作zuo原yuan理li便bian是shi它ta用yong紅hong外wai照zhao亮liang眼yan睛jing,用yong設she備bei上shang的de相xiang機ji拍pai攝she虹hong膜mo圖tu像xiang進jin行xing特te征zheng識shi別bie,而er這zhe些xie特te征zheng對dui每mei個ge人ren都dou是shi獨du一yi無wu二er的de。然ran後hou,將jiang得de到dao的de結jie果guo與yu用yong戶hu事shi先xian存cun儲chu的de虹hong膜mo圖tu案an進jin行xing比bi較jiao。虹hong膜mo掃sao描miao的de錯cuo誤wu率lv極ji低di,不bu僅jin速su度du快kuai,還hai是shi一yi種zhong非fei常chang安an全quan的de識shi別bie方fang法fa。
眼見為實
尖端技術的發展在取得重大突破後往往會得到高速發展。鑒於FOVE發布的第一款眼動追蹤VR頭盔,我們預期這些功能很快將成為各種產品的標配 - 從經濟型智能手機的耳機到高端係統。眼動追蹤技術為AR/VR開發人員提供了絕好的機會:製造能夠與人類思維互動的機器。
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