在VR場景中，眼動追蹤技術(shù)可以快速精確的測量用戶注視的方向，其常常與注視點渲染技術(shù)相關聯(lián)，用以降低VR對硬件性能的消耗。雖然這兩項技術(shù)相得益彰，但眼動追蹤還能在VR中發(fā)揮更多的應用。

　　多年來眼動追蹤技術(shù)，一直被認為是一項遙不可及的技術(shù)，但從目前整個行業(yè)發(fā)展進展來看，它在精度、延遲、健壯性和成本方面都取得了快速的發(fā)展，開發(fā)者正在得到越來越多的硬件支持。

　　目前，像Tobii這樣的眼球追蹤方案提供商已經(jīng)推出多款眼球追蹤設備，高通的VRDK開發(fā)者頭顯也加入了Tobii的解決方案，七鑫易維已在出貨適用于Vive頭顯的aGlass眼動追蹤開發(fā)套件，Oculus近期則展示了一款眼動追蹤VR原型機，甚至連蘋果公司也參與其中，之前報道其已收購知名眼球追蹤領域公司SMI，并已經(jīng)計劃實施該技術(shù)相關的專利。

　　憑借這一勢頭，我們應該能在短短幾年時間內(nèi)看到眼動跟蹤成為消費級者VR頭顯的標準組成部分。

　　注視點渲染（或稱中心凹形渲染）

　　注視點渲染技術(shù)的誕生旨在降低渲染VR場景所需的GPU計算能力。其英文名Foveated rendering源自‘fovea’一詞，它是人類視網(wǎng)膜中心的一個小窩(視網(wǎng)膜中央窩)，里面密集的排布著光感細胞，為我們的視野中心提供高分辨率的視覺。與此同時，我們的視野四周其實非常不善于捕捉細節(jié)和顏色，而是更適合觀測運動。

　　在人類視覺中高分辨率的區(qū)域其實非常小，只有視野中心幾度的范圍。視網(wǎng)膜的中央窩和其他部分的分辨能力差異非常大，如果視網(wǎng)膜中央窩，你連書上的文字都看不清。人們一直以來都高估了自己視覺能力，其原因是大腦做了大量的無意識處理。

　　注視點渲染的目的便是利用我們視覺上的這一特性，將高分辨率的虛擬場景呈現(xiàn)在視網(wǎng)膜中央窩所看到的區(qū)域中，而在周邊視野中則可以大大降低場景的細節(jié)。這樣能將大部分性能集中在最有用的細節(jié)上，同時節(jié)省了其他地方的資源消耗。

　　當然，這需要眼動追蹤的配合，我們需要快速準確的識別用戶的注視中心，才能以此為基礎運用注視點渲染技術(shù)。

　　自動用戶檢測和調(diào)節(jié)

　　除了檢測眼球運動之外，眼動追蹤還可以用作生物識別標識符。當不同的人戴上VR頭顯時，系統(tǒng)可以立即識別出不同的身份，并調(diào)用各自的自定義環(huán)境、內(nèi)容庫、游戲進度和設置。

　　眼動追蹤也可用于精確測量IPD，即瞳距。許多人都不知道瞳距是什么，其實瞳距在VR中很重要，因為VR頭顯需要將透鏡和顯示屏移動到合適的位置，才能提供最佳的顯示效果。

　　利用眼動追蹤可以實時測量每個用戶的瞳距，然后通過頭顯的軟件系統(tǒng)自動調(diào)整透鏡位置，或是警告用戶他們的IPD超出了硬件支持的范圍。

　　變焦顯示

　　如今VR頭顯中所使用的光學系統(tǒng)實際上依然相當簡單，它們不支持人類視覺中的一項重要功能：動態(tài)聚焦。VR頭顯中的顯示屏始終與我們的眼睛距離相同，即使在立體視覺深度不同時也是如此，這導致了一個稱為聚散度調(diào)節(jié)沖突的問題。

　　針對這一問題，人們提出了一種可以動態(tài)改變焦距的變焦顯示技術(shù)。改變顯示焦距的方法有很多，其中最簡單是通過移動透鏡位置以改變焦點深度。

　　實現(xiàn)這種變焦顯示同樣需要眼動追蹤，通過追蹤用戶視線在虛擬場景中的路徑，系統(tǒng)可以計算出焦平面，然后將該信息發(fā)送到顯示器以相應地進行調(diào)整，設定焦距以匹配從用戶的眼睛到目標的虛擬距離。

　　有效應用的變焦顯示技術(shù)可以解決聚散度調(diào)節(jié)沖突，而在將變焦顯示應用到VR頭顯之前，眼動追蹤也可以用于模擬景深，使焦平面外的物體呈現(xiàn)為模糊的狀態(tài)。

　　中央凹形顯示

　　雖然注視點渲染技術(shù)可以為不同視覺區(qū)域分配渲染資源，但類似的效果也可以通過改變像素的物理排布來實現(xiàn)。與其只在顯示屏的某些部分改變渲染細節(jié)，不如只提高用戶視野中心區(qū)域的像素密度。

　　此前VR頭顯一直處于暴力提升分辨率的過程中，這樣不僅代價高昂，而且會隨著屏幕像素數(shù)量接近視網(wǎng)膜分辨率而遇到挑戰(zhàn)。而中央凹形顯示技術(shù)會根據(jù)眼動追蹤數(shù)據(jù)，將一塊小型的高分辨率顯示屏移動到用戶正在注視的位置，可以在不暴力擴充全視野分辨率的情況下，讓VR頭顯實現(xiàn)更高的顯示分辨率，甚至可能創(chuàng)造比用單個顯示屏更大的視野。

　　Varjo是一家致力于開發(fā)中央凹形顯示系統(tǒng)的公司，他們在一塊大尺寸普通顯示屏前，放置了一塊小尺寸高分辨率顯示屏，這意味著用戶既可以擁有廣闊的視野，又能在中央?yún)^(qū)域獲得高清晰的圖像。

　　Varjo目前的原型機尚不能移動中央的小尺寸顯示屏，但該公司表示已研究出一些其他方法，確保高分辨率區(qū)域一直處于用戶的視線中心位置。

　　更真實的虛擬形象

　　目前在很多社交軟件中，虛擬形象的設定都是不夠形象的，雖然有些支持豐富的人物設定，以及個性化的自定義選項，但依然不夠理想。尤其是虛擬人物在頭部的靈活性，以及肢體動作方面。

　　頭像方面，雖然很多虛擬形象支持眨眼、注視和一擬人化的動作，但都是程序提前設定好的。正因為此，這種不夠真實的虛擬形象拉遠了人們在VR社交中的距離。

　　而在真實世界的人際交談對話中，注視對方被是為有禮貌且必要的行為，眼睛起到了至關重要的作用。在VR中也是一樣，把眼球追蹤技術(shù)應用到VR頭像中，就能夠在虛擬形象中，實時反映出你真實的狀態(tài)。

　　這樣一來，包括眨眼、翻白眼、眼球轉(zhuǎn)動等動作都能體現(xiàn)在VR中，甚至從眼睛中也能判斷出部分情緒，例如高興、驚喜、難過等，都會反映在虛擬化身的臉上。

　　深層次交互和意圖分析

　　實際上，眼球追蹤也可以通過收集玩家的注視點來分析玩家的意圖，甚至也能夠把互動融入進來。。例如，在一款恐怖的游戲中，當你注視前方那扇門的門把手時，門會自動打開或有產(chǎn)生其它交互動作，類似的例子還有很多。

　　我們知道，現(xiàn)階段的VR游戲基本上都是通過手柄來交互，通常的情況是當走進下一個區(qū)域內(nèi)(通常是門、過道、轉(zhuǎn)向等關卡)時，下一個交互就會自然出現(xiàn)，例如到了某個地方僵尸自動跳出來等。

　　而在游戲或應用中加入眼球追蹤的交互，可以讓體驗更自然。甚至，在恐怖游戲中，我們還可以只對注視方向進行高亮顯示，其它區(qū)域為暗色，以此來提升視覺沉浸感。

　　Tobii作為眼球追蹤硬件和軟件解決方案提供商，他告訴我們，眼球追蹤還能幫助玩家在游戲中更好的控制虛擬環(huán)境的物體。在一個VR游戲案例中，通過傳統(tǒng)手柄去投擲物體可能會和你想像的在真實環(huán)境中不同，可能跌落的很快，或者可能拋出的很高，總之不是你想要拋出去的位置。

　　在上面的演示中，左側(cè)的灰白色球為未使用眼球追蹤的軌跡，而右側(cè)的紅色的球是通過手柄配合眼球追蹤的軌跡，可以明顯看出后者能夠準確的拋向游戲內(nèi)制定的交互點。實際上，這是基于你拋球時注視的位置系統(tǒng)自動尋找落點，手柄拋出的動作無需瞄準(畢竟在VR中這種體驗不友好)，這樣就可以大幅提升VR中投擲類游戲的體驗。

　　除此之外，眼球追蹤還能應用在分析層面。通過收集玩家們在游戲中關注或注意最多的點，從而形成熱力圖，開發(fā)人員可以通過熱力圖中來更好的了解應用使用情況。

　　那么，這些熱圖能干些什么呢?以游戲為例，它可以很好的幫助開發(fā)者們了解玩家是否發(fā)現(xiàn)游戲內(nèi)的交互，注意力是否被其它非環(huán)境因素打擾，以及玩家們注意力都在哪，以此來改善游戲的交互。

　　靈活的操控和輸入

　　眼球追蹤對于主動輸入也起到幫助，它能夠讓玩家們通過眼球注視點來快速完成操作。例如，在VR中有著較大的視野，但很多UI界面并不友好，往往還是按照傳統(tǒng)游戲界面開發(fā)的。

　　例如圖標平鋪設計，從左上角到另一個方向需要大幅晃動手柄或手柄多次按鍵才行。而如果加入眼球追蹤，可以直接通過眼睛注視點快速移動預選框，然后按一次手柄即可完成，大大減少操作步驟，比VR手柄中的虛擬激光柱更為直接。

　　醫(yī)療保健以及醫(yī)療研究

　　沒想到的是，眼球追蹤在醫(yī)療保健和醫(yī)療研究領域也有所幫助。實際上，SyncThink等公司已經(jīng)開始通過眼球追蹤功能的VR頭顯來檢測腦震蕩，以此來提高現(xiàn)場診斷的效率。

　　醫(yī)療研究領域的人員能夠通過眼球追蹤裝置來收集數(shù)據(jù)，比如了解眼神接觸對于自閉癥的影響，用眼球追蹤的頭戴設備觀察鋼琴演奏家在彈鋼琴時注視的哪些區(qū)域等。

　　綜上所述，眼球追蹤是一項潛力巨大、且有望改變VR游戲交互的重要技術(shù)。可以預見的是，今后將有越來越多的VR頭顯將支持眼球追蹤功能。最終，所有VR頭顯均有望將配備此功能。