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为VR加入注视点渲染和眼控交互,七鑫易维推出VR眼球追踪模组

为VR加入注视点渲染和眼控交互,七鑫易维推出VR眼球追踪模组

七鑫易维联合创始人彭凡

自从上周谷歌宣布收购眼球追踪技术公司Eyefluence后,业内期待谷歌将该公司的技术应用到VR领域,眼球追踪与VR的结合由此成为一个热门话题。

在国内从事眼球追踪技术的公司不多,七鑫易维就是其中一家。11月2日,该公司在北京宣布推出首款VR眼球追踪模组“aGlass”,这个名字和七鑫易维之前推出的一款智能眼镜相同。

aGlass得到HTC Vive官方认证,可以内置到Vive头显中,为其增加多项基于眼球追踪技术开发的功能,包括注视点渲染、眼控交互、眼动大数据和眼控游戏。

为VR加入注视点渲染和眼控交互,七鑫易维推出VR眼球追踪模组

关于眼球追踪技术

据七鑫易维联合创始人彭凡介绍,眼球追踪技术是指通过眼动传感器追踪用户头部运动和眼球转动信号,计算出注视点的位置。总共有三步:

1、眼动传感器内置微光源、微光传感器以及处理芯片;

2、捕捉用户头部运动和眼球转动信号,提取眼动特征(Extract Feature);

3、根据眼动特征和眼球追踪数学模型计算注视点的位置(Compute GazePoint)。

aGlass眼球追踪模组

为VR加入注视点渲染和眼控交互,七鑫易维推出VR眼球追踪模组

aGlass是一个叠加到头盔透镜上面的产品。一对设备上各自有一个传感器(摄像头),设计在下方;环绕着透镜的则是一圈红外补光灯,因为VR头盔是全封闭的;另外它还有一个USB Type-C接口用作供电和数据传输。摄像头之所以被设计在下方,据七鑫易维CEO黄通兵透露,是因为要考虑用菲涅尔透镜的头盔,它的同心圆纹理会有干扰,所以就做在下面。

基本技术参数

全视场角追踪:追踪范围达到人眼转动的极限(垂直30°,水平50°),可以覆盖FOV大于110°的主流VR设备,可以覆盖整个VR显示屏幕。

精度:0.5°,并可以通过优化眼控算法和累积眼动数据,不断提升眼球追踪技术精度;适配亚洲人、欧美人、近视或眼疾等不同类型的眼睛。

低延迟:眼控VR算法追踪速度最高可达380Hz,延迟低于5ms。

配件可拆卸:可拆卸便于携带和更换适合自己的配件。

支持近视镜片:每套配备近视镜片200°、400°、600°各一副。使用者可根据自身特征,将镜片放入合适的特定位置。

追踪频率到达220HZ:

四大应用场景

注视点渲染

注视点渲染(也叫焦点渲染)通过近红外传感器对人的眼球进行追踪,判断人眼的注视点,只对注视点区域进行高清渲染,周边区域逐步降低渲染分辩率,而且这个区域会随着注视点的变化而变化。这项技术在英伟达MRS(multi-resolution shading)技术的基础上进一步缩小渲染范围,从而大幅提高渲染效率。

为VR加入注视点渲染和眼控交互,七鑫易维推出VR眼球追踪模组

注视点渲染效果

根据彭凡的介绍,开启注视点渲染技术后,渲染帧率提高一倍以上,“显存使用”、“GPU负载”和“显存控制负载”都有很明显的降低。现场展示的一个案例显示,在未使用注视点渲染时,GPU负载为71%,帧率45FPS,延迟23ms;使用这项技术后,GPU负载降至34%,帧率达到90FPS,延迟降至11ms。

另外一个案例显示,开启注视点渲染技术后,减少了87%的像素数据量,提升渲染效率7倍以上。

VR眼控交互

最早的Cardboard在交互上非常简单,用户转动头部使画面移动,同时移动光标来选定某个物体,这是利用了手机内置的陀螺仪实现。眼球追踪的加入让这种交互有了升级,除了转动头部,用户在头部不动的时候,也可以通过注视视野中的不同物体来进行选择。

眼动大数据

眼动大数据是对用户观看画面的注视点数据的采集与分析,可提供用户注视轨迹数据、注视区域数据、注视时长数据等特征数据。这些数据可以帮助开发者了解用户是使用自家产品的情况,并据此对产品进行改进;同时,还可以应用于VR广告效果追踪等领域。

现场介绍了它说与七鑫易维合作开发的一款企业级VR内容分析监测工具,VRMonitorPro。它通过眼球追踪技术采集数据,包括VR受众的注视轨迹、注视热点,进行数据分析,从而提供VR内容优化整体解决方案。

VR眼控游戏

用眼控交互玩VR第一人称射击游戏,体验真实顶级战斗机的目标瞄准锁定方式,瞬间锁定敌机!

产品体验

笔者在现场体验了装有这款眼球追踪模组的HTC Vive。首先是眼控交互功能,在一个普通的游戏场景中,用户可以通过注视某个物体来选定它,例如笔者体验的游戏里桌子上有一排道具,在手机VR盒子中是通过转动头部来选择的,而有了眼控交互,就可以通过转动眼球,注视某个道具来选择。

另一个demo是一款VR飞机大战游戏,笔者在游玩时可以通过变换眼睛注视点来选定想要打落的敌方飞机。

总体来讲,目前眼控交互还不是很自然简单的交互方式,你需要控制自己的眼球转动,时间稍长就会累,因为通常我们都是不停变换注视点的。但眼控交互才刚开始,还有很大的潜力,未来或许会有更多创新交互设计。

至于注视点渲染,最好的体验就是和之前的体验没有区别,重点在于是不是可以降低对GPU的性能需求,或者用相同的GPU渲染出更精致细腻和高帧率的图像。如果按照七鑫易维提供的数据,效果还是很不错的。

很多人担心功耗,据黄通兵介绍,这套产品单眼追踪的功耗不到500mW,如果工作在省电模式下会更低。而对处理性能方面支持高通骁龙820,“主流的都没问题”,他说。

不过这套产品不会出单卖的消费版,主要面向开发者,目前正在京东众筹,售价3000元。面向消费者的产品将会以与头盔厂商的合作,内置到后者产品当中的形式推出。具体的产品面世时间仍有待确定,但据悉高通的一体机方案会重点推这个技术,国内的大朋和3Glasses也很积极。

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