眼球追蹤技術自醫療研發而始，經過數十年漫長的技術積累以后，已經開始逐漸升溫，進入商業化應用階段，被陸續用在了電腦、手機、VR頭顯、甚至汽車等不同設備上；作為一項和視覺圖像息息相關的產業，眼動追蹤將成為影響VR行業發展的又一關鍵技術。筆者近日對國外領先的眼動技術上市公司瑞典Tobii集團，及國內領先的眼動技術公司七鑫易維進行了獨家專訪。

2016年10月與12月，Google與Oculus分別收購了眼球追蹤技術公司Eyefluence與The Eye Tribe——兩家公司分別位于硅谷與丹麥，Eyefluence曾獲兩輪共2160萬美元的融資，而The Eye Tribe則曾獲300萬美元融資與230萬美元政府資金。

在2017 CES上，老牌眼球追蹤廠商德國SMI、瑞典Tobii集團，以及國內公司七鑫易維、日本初創FOVE分別推出了具備眼球追蹤技術的VR套件或VR頭顯，高通、英偉達、Lumus、StarVR等的頭顯中都集成了此項技術，三星、微軟等各大巨頭也陸續被報道已經申請的VR/AR眼球追蹤技術相關專利……眼動追蹤技術此刻正悄然扎根VR行業里。

雖然現在的技術發展水平離直接使用眼球控制還有些遠，但由眼球追蹤衍生的注視點渲染技術對目前的高配VR/AR的小型化、平民化有著極其重要意義——簡單來說，它能夠優化圖像渲染，降低CPU計算負載30％－70％，使得普通電腦能夠得到超高配置電腦才能渲染出的VR圖像效果，對VR/AR硬件平民化、平價化有著重要的推動作用。

眼球追蹤與注視點渲染

眼球追蹤技術從醫療研發而始，本意是幫助那些不能用手進行鍵盤操作的病人用眼睛來操作計算機。老牌眼球追蹤廠商德國SMI與瑞典Tobii集團就是醫療研發起家，而國內眼球追蹤企業七鑫易維的漸凍人眼控輸入系統也是其業務重要組成部分。

雖然市面上的眼動追蹤公司不少，但是目前相關技術原理相差不大。常見原理有：1、主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特征；2、根據眼球和眼球周邊的特征變化進行跟蹤；3、根據虹膜角度變化進行跟蹤；這三大類。

上圖即為方法1的簡單原理示意，光源照在人的眼睛上，通過瞳孔和角膜反射的光斑被攝像頭捕捉到，識別瞳孔和角膜并記錄下眼睛移動軌跡，得到眼動數據。依靠圖形處理和追蹤算法來計算出視線矢量， 從而得出用戶正在看的東西以及觀看時間。

這項技術允許用戶使用眼球控制輸入，但是由于人眼視覺軌跡較為跳躍，目光分散，所以在精準度方面還是不如鍵盤鼠標輸入。不過由眼球追蹤衍生出的注視點渲染技術（Foveated Rendering，又稱視網膜中心渲染技術）對VR來說意義重大。

人眼觀看世界時是選擇性聚焦的，即眼神聚焦中心是清晰的，其他地方則逐漸模糊。而現有的VR技術則是全局清晰渲染的，電腦會把所有的場景都清晰地渲染出來讓用戶去觀看，過程中很大一部分清晰的像素都被浪費掉了。這樣的全局渲染給計算機運算帶來很大的壓力，用戶需要配備極高性能的顯卡才能得到畫面優秀的VR系統。

注視點渲染技術能讓系統只清晰渲染眼神聚焦中心的圖像，注視點近周的圖像進行逐層模糊，降低了顯卡與CPU的負載，節省了運算資源，使得中低等配置的電腦或一體機能夠得到高配硬件才能渲染出的圖像效果。在筆者的采訪過程中，瑞典Tobii和國內七鑫易維分別給出的優化數據是“降低CPU負載30％－70％”，以及“節省50％－80％像素，CPU運算速度提升5－7倍”。

此外，這項技術還能應用在數據采集方面——如心理學中的測謊、市場營銷中的產品設計、廣告效果反饋等——以熱力圖形式反饋用戶目光關注重心，優化重點區域。前文提到的七鑫易維已和國內某家裝公司合作開發了VR看房項目，可記錄用戶視覺關注重點區域；而MIT出身的德國初創團隊Pupil Labs也曾推出過基于其眼球追蹤硬件的視覺熱力圖監測系統。

（七鑫易維與國內某家裝公司合作開發的VR看房數據收集項目）

（Pupil Labs的視覺熱力圖監測系統）

行業格局：國外玩家

正如前文所說，眼球追蹤技術從醫療研發而始，經歷了數十年的發展，已經被應用在了醫療、手機、電腦、平板、甚至汽車等不同設備上。視覺類技術對于VR行業的重要性毋庸置疑，不斷升溫的眼動追蹤將成為影響VR行業發展的又一關鍵技術，因此本文將集中關注為VR領域提供眼球追蹤技術的企業。

眼球追蹤技術與其他VR科技公司不同，一方面，公司數量相對較少，而且遍布世界各地，并不集中在硅谷園區；另一方面，眼球追蹤配件普遍售價高昂，比如七鑫易維推出的HTC Vive眼球追蹤模組aGlass，其京東眾籌價就為3000元。以下是世界范圍內7家國外廠商：

1、SMI——老牌德國眼球追蹤企業

德國企業SMI全名SensoMotoric Instruments，其歷史要追溯到1991年，SMI從柏林自由大學學術醫療研究院剝離出來，獨自成立眼球追蹤技術公司，迄今已經有超過25年的發展歷史了，與高通、英偉達、Lumus等都有合作，并與芯片巨頭英偉達一起推出了可達250Hz的幀率的準確、低時延眼球追蹤VR顯示屏。

目前SMI旗下產品包括面向企業與研發機構的眼球追蹤設備/應用、醫療醫療眼控輔助設備、手機、電腦、VR設備等的眼控技術支持、并且已經推出了Oculus套件、HTC Vive套件等。在2017 CES上，SMI還推出了名為Social Eye的VR應用，通過追蹤VR頭顯佩戴者眼球動作，使得虛擬角色可以凝視，使眼色，眨眼睛來表達感受。

2、Tobii——瑞典上市集團

Tobii集團于2011年8月成立，經過了15年的發展后，目前有700名員工，其中1/3在研發部門工作；總部設于瑞典，在美國、中國、日本、德國、英國、挪威等地都設有分部。2015年4月在斯德哥爾摩證券交易所納斯達克板塊上市，上市前融資金額約為7千萬美元，目前市值約為7．5億美元（67億克朗），與華為、戴爾、宏碁等都有合作，并與Starbreeze公司一起推出了5K畫質和210度FOV的StarVR頭顯。

Tobii集團旗下有三個主要業務部門：Tobii Dynavox、Tobii Pro、和Tobii Tech；分別研發生產醫療眼控輔助設備（主要業務）、面向企業與研究機構的精密眼動儀、以及為面向消費者的電子產品（電腦、手機、VR頭顯、PC游戲等）提供眼球追蹤技術。Tobii集團于2016年12月底完成了一筆5千萬美元的融資，專門用于投資VR和智能手機方面的眼球追蹤技術。

（圖上為2017 CES上的獲獎眼球追蹤設備Tobii Dynavox PCEye Mini with IS4）

3、Eyefluence——2016年底被Google收購

Eyefluence為硅谷公司，成立于2013年，聯合創始人為Jim Marggraff和David Stieher，其中Jim Marggraff畢業于MIT。其A輪融資為760萬美元，英特爾是唯一的投資者；2015年11月完成了1400萬美元的B輪融資，由摩托羅拉風投領投，兩輪融資共計2160萬美元。

Eyefluence的眼球追蹤系統iUi可通過追蹤用戶眼部運動來實現系統操作，例如瀏覽照片、移動光標、操控物體等。本次收購后，Google將獲得Eyefluence的18項專利，其中就包括眼球追蹤，UI 交互，以及生物辨識安全掃描等。

4、The Eye Tribe——2016年年底被Oculus收購

丹麥公司The Eye Tribe成立于2011年，創始人是哥本哈根信息技術大學的4名前博士生，已經完成了300萬美元的融資，并獲得丹麥政府的230萬美元高新科技研發經費。

目前The Eye Tribe的團隊有16人，專注于開發適配不同平臺的眼球追蹤軟件及應用，其中就包括了注視點渲染技術，以及一款Tracker Pro眼球追蹤裝置開發者工具包，夠為智能手機和虛擬現實頭盔嵌入基于眼球注視的界面。

5、FOVE——內置眼球追蹤的VR頭顯

日本初創企業FOVE專注于研發帶眼球追蹤功能的VR頭顯，于2014年6月加入了微軟加速器。2015年年中，FOVE在Kickstarter上眾籌到了48萬美金，幾乎是其目標的兩倍；而在2016年，這家公司拿到了1100萬美金A輪融資，由日本游戲公司Colopl旗下的VR基金領投。

在2017 CES上，FOVE公司聯合創始人兼CEO小島由香宣布，公司首款內置眼球追蹤及注視點渲染技術的VR頭顯FOVE 0將于2017年1月向消費者發售，售價599美元。FOVE 0具備120fps的紅外線眼動追蹤系統，支持單個四倍高畫質OLED顯示屏，分辨率達2560×1440（單眼為1280×1440），刷新率為70Hz，視場為100FOV。

6、Pupil Labs——來自MIT的德國初創團隊

Pupil Labs為德國初創團隊，成立于2013年，目前團隊有9個人，兩個創始人Will Patera和Moritz Kassner（CEO）都來自MIT。其產品包括移動眼部追蹤頭戴設備（非VR頭顯）Pupil Pro、HTC Vive眼部追蹤套件、Oculus套件、120Hz眼球相機等， 以及配套的軟件及應用（如上文提到的2014年具備視覺熱力圖監測功能的Pupil播放器系統）。

7、SyncThink——或許會朝VR發展的醫療眼球追蹤公司

SyncThink是一家專注于神經科技技術的美國公司，由斯坦福腦震蕩和大腦性能研究中心（Stanford Concussion and Brain Performance Center）主任賈姆什德·加扎爾博士創建。在2016年年初，公司推出了首部移動醫療設備EYE－SYNC，通過追蹤眼動數據的異常來檢測運動員在比賽期間活結束后是否發生腦震蕩。

該公司在2016年年底獲得了美國專利和商標授權局授予的另一項專利——在VR頭戴設備添加眼動追蹤功能，未來的VR眼球追蹤廠商或許將會又多一玩家。

8、其他

此外，曾與SMI合作的芯片巨頭英偉達也推出了類似注視點渲染技術的MRS（Multi－Resolution Shading）多分辨率渲染技術，焦點區域會以完整的高分辨率進行渲染，邊緣則以更低質量進行渲染。但是英偉達的MRS技術是以屏幕中心為聚焦點，也就是說認為頭是轉動的而眼睛是不轉動的，當眼睛轉動的時候會出現清晰度偏差。

而三星、微軟、蘋果等也陸續被報道已經申請的VR/AR眼球追蹤技術相關專利，早在2013年，以眼動游戲出身的以色列創業公司Umoove就曾為三星Galaxy S4提供眼球追蹤技術支持。

類似SMI、Tobii前身的眼動儀公司也不少：如美國應用科學實驗室（ASL）、加拿大SR Research公司、法國的Metrovision公司、美國Fourward光學技術公司、荷蘭SKALAR公司等。這些公司手握核心技術、具備數據積累，但是否會涉足VR/AR領域我們還不知曉。

行業格局：國內玩家

國內研究眼動追蹤技術的廠商相對較少，涉及VR/AR的只有一家：

1、七鑫易維——國內VR眼控獨苗

七鑫易維于2009年3月成立，創始人兼CEO為黃通兵。早年聚焦研發的醫療類“全能眼”等視控看護系統適用于漸凍人、行動存在障礙的病患等小眾群體，曾在2013年獲得了中國醫師協會在人民大會堂的頒獎。公司后期逐漸將業務延伸到VR眼球追蹤配件領域，曾于2014年12月獲高通創投Pre－A/A輪融資（2014年高通紅杉移動互聯網創業大賽中第2名），2016年獲得高通創投、中興創投等的B輪融資，2017年將會有新的融資動向。

七鑫易維在2016年陸續推出過Oculus、HTC Vive眼球追蹤配件，其中為HTC Vive的VR眼控模組配件aGlass于2016年11月2日于京東眾籌正式上線，眾籌價3000元人民幣。目前公司有三個主要產品方向：全能眼溝通輔具、VR眼球追蹤模組、眼動儀。其中VR眼球追蹤模組aGlass的主攻的方向分別為注視點渲染、數據收集、以及眼控交互功能。aGlass的追蹤范圍達到了垂直30°、水平50°，可以覆蓋FOV大于110°的主流VR設備，高精度達到國際水平＜0．5°，追蹤速度為120Hz－380Hz，延遲低于5毫秒。

結語：VR頭顯的“下一個重大突破”

作為與“看”息息相關的技術，眼球追蹤自然是VR巨頭們的兵家必爭之地。不過需要再次強調的是，眼動追蹤暫時還不足以作為直接輸入設備使用。但它能夠優化圖像渲染，降低CPU計算負載，優化頭顯的佩戴舒適度，因此常有VR頭顯技術的“下一個重大突破”之稱。

目前，橫亙在眼動追蹤面前的最大難題是——普適性。Tobii Tech總裁Oscar Werner先生告訴筆者，想要完成對一個人的眼動追蹤很容易，但讓同一個系統完成對所有人的眼動追蹤很難；頭部動作、光影、眼球活動范圍、種族等問題都會造成影響。普適化的過程需要大量的實驗數據積累，而這也是眼動技術發展較為緩慢的原因。

不過，無論是Google和Oculus對眼控創企的收購、FOVE 0頭顯的正式發售、還是Tobii的成功上市與融資，無一不預示著這項經過數十年沉淀積累的技術正不斷升溫，即將步入一個更大的商業舞臺。