媒体专访丨对话黄通兵:12年蛰伏,只为VR/AR这一刻

注:本文来源于VR陀螺 ,原标题《对话七鑫易维创始人黄通兵:12年蛰伏,只为VR/AR这一刻》

 

时间回到2010年,Facebook尚未收购Oculus,谷歌的AR Glass还未出世,VR也未进入资本的嗅觉范围,国内一家眼球追踪厂商却已做出了自己的VR原型机。

 

aGlass全球首款眼控智能眼镜

 

很难想象,在VR界风头正盛,号称下一代VR头显新技术标配的眼球追踪,居然在12年前被这家叫做“七鑫易维”的眼球追踪厂商所预判。

 

12年蛰伏,任他VR/AR产业风雨飘摇也不为所动,以自主研发为基石的“七鑫易维”始终坚定着一个信念—— “眼球追踪必然会成为VR/AR的标配”,而其也一直在国内扮演着眼球追踪领头羊的角色。

 

如今眼球追踪正热,陀螺君恰好有机会与七鑫易维创始人兼CEO黄通兵进行对话,借机一探眼球追踪技术的究竟。

 

 

“七鑫易维”创始人&CEO 黄通兵

 

从初识VR/AR到初露锋芒七鑫易维的眼球追踪走了12年

 

2009年,“七鑫易维”成立。同一时间轴放眼全球,眼球追踪技术虽在其他领域有近10年的积累,但却是可穿戴设备领域的萌新,刚开始与VR/AR相遇。

 

这场极早的相逢,有着国产标签的“七鑫易维”是当中的重要参与者之一。

 

 

 

2010年,公司成立的第二年,黄通兵直接将目标放在了可穿戴设备。那时的可穿戴设备有iPod、Fitbi Tracker,眼镜形态才刚开始露头,谷歌眼镜也直至2012年才面世。

 

那一年,“七鑫易维”硬核地推出了自己搭载眼球追踪技术的VR头显原型机。

 

只是生不逢时,VR/AR产业倒回至10年前,自身呼吸空间尚且不足的VR/AR设备,根本无法为眼球追踪技术提供搭载的土壤,资本对其也不够青睐。

 

无奈之下“七鑫易维”调整战略,暂且将目光放在了智慧医疗等领域,与此同时,不断为VR/AR做长期的技术与资源储备。

 

过去十几年中,七鑫易维用眼控沟通辅具帮助了数万名渐冻人、丧失沟通能力的病患、残疾人等通过眼睛打字恢复了沟通能力,并积累了500多项专利技术。

 

专利布局

 

2016年,其发布VR眼球追踪模组aGlass,率先实现了注视点渲染、眼控交互和眼动数据分析三大“黑科技”。

 

aGlass VR眼控追踪模组

 

终于,随着VR/AR产业历经多年的蛰伏后迅速起势,在过去几年间主要用于B端VR/AR设备中的眼球追踪技术,眼看着就要走向消费端,Meta最新的VR设备Cambria、索尼的PS VR 2都已经确认将搭载眼球追踪模块,而苹果、三星等众多厂商也着手布局相关的专利技术,传闻新一代产品也将搭载该技术。

 

对于七鑫易维来说,12年蛰伏只为这一刻,眼球追踪终于走到了聚光灯下,即将成为下一代VR/AR头显的标配。

 

巨头达成共识,眼球追踪究竟有何魅力?

 

成为VR/AR头显的标配,而且呼声极高,眼球追踪到底有何魅力?在VR/AR的应用过程中能起到多大的作用,黄通兵一一为我们讲述。

 

1、注视点渲染:功耗节约50%+,让24K分辨率成为可能

 

就VR/AR而言,眼球追踪一词几乎与“注视点渲染”绑定出现,这也预示着眼球追踪VR头显目前最为重要的功能在于“注视点渲染”。通过仅渲染用户注视点局部区域,以大幅减小功耗。

 

据黄通兵介绍,目前注视点渲染角度一般在20度左右,以这个角度作为参考,功耗节约一般可达50%以上,性能还会提高一倍。若将角度缩小至10几度,降耗与性能提升效果还会更明显。

 

这对追求不断瘦身并不断加高分辨率的VR头显而言,显然有重要意义。

 

关于VR究竟需要多高的分辨率,根据AMD相关的研究,人类理论上的视场角,在水平方向上,人类有120度的3D视野范围,加上两边各自30度的周边视野范围,一共为200度。而垂直方向上,人类最高可以达到135度的3D视野范围。AMD利用这些数字和视网膜中央凹的分辨率来计算人眼需要的分辨率。人类视网膜中央凹能达到60个PPD(角分辨率)的可视度,在水平120度和垂直135度的视野下,再加上两只眼睛,这样算起来可以达到1亿1600万像素,而最接近1亿1600万像素的分辨率是24K。

 

也就是说,在VR中至少需要达到24K屏幕才能达到视网膜级别的显示效果。这对于头显的计算性能来说是极大的挑战。如果是PC端不考虑体积、重量的前提下尚且有可能实现,但在以移动端为主流的趋势下,现在没有任何一款处理器能够处理如此高分辨率的画面,并且短时间内几乎不可能实现。

 

“这个时候大家就会发现,GPU的生产工艺已经跟不上,芯片的生产工艺不能无限挖掘,会发现再往下做其实会很困难。以前可能是28纳米或者14纳米,现在7纳米、5纳米,继续往下走就发现越小、越难。”

 

黄通兵表示,这也就意味着,只能通过软件优化来减轻对处理器的负担。

 

而能够模仿视网膜仅对用户注视区域进行局部渲染的“注视点渲染”技术,在此时就显得极其重要了。局部渲染能大大降低功耗,满足分辨率提升对功耗的要求。

 

 

不仅仅是节能降耗,黄通兵举例,与“七鑫易维”有深度交流的英伟达,选择对注视点进行渲染效果的增强,让该区域的画质比平均画质渲染得更高,让用户看到的画面更为生动、逼真。

 

降低GPU压力、减缓渲染延迟、提升硬件性能

 

无论是英伟达还是高通,都对眼球追踪一直持看好态度,“七鑫易维”也在2014~2016年连续三年获得高通的风险投资,并与高通芯片底层框架逐步打通。

 

2、市场规模千亿级,渗透医疗、购物身份识别.....

 

眼球追踪在医疗、科研、心理学、UI设备、游戏(界面、逻辑)、购物、教育等领域都有落地应用。

 

尤其是医疗,据黄通兵介绍,海外一些眼动公司在医疗方向的收入甚至占到全部营收的70%。前文也提及,“七鑫易维”一直以来也在医疗上不断落地应用,这些年来解决了不少医疗市场的刚需。

 

而眼球追踪在VR/AR领域中的应用,包括能打通虹膜识别、身份认证等诸多功能,这也是为用户建立更安全可靠的使用环境、以及实现VR/AR内便捷支付的重要方式。

 

在黄通兵看来 ,眼球追踪数据背后的价值还远远没有挖掘,只是目前还处于硬件普及的阶段。面对眼球追踪未来是百亿级市场规模的说法,黄通兵对此表示至少是千亿级。

 

价值与潜力如此之大,让我们不禁好奇,眼球追踪到底是如何实现的?

 

技术实现、成本、难点.....关于眼球追踪你想了解的事

 

据黄通兵介绍,眼球追踪已经由一开始需要在眼镜周围布上导电线圈进行眼部信号采集的接触式,逐渐演变为采用相机的非接触式。

 

1、实现技术:角膜反射法+红外相机阵列+算法矫正

 

目前市面上非接触式眼球追踪的实现技术有多种,包括瞳孔角膜反射法、视网膜反射法等等,均有不同大型厂商在采用,多借助相机捕捉信号。

 

据黄通兵介绍,“七鑫易维”虽在多个方向上有所储备,但当前主推的方案为瞳孔角膜反射法,这是其经过长时间研究对比后得出的在性能、价格方向最为优选的方案,主要采用“红外相机阵列”。这也是当前市场主流方案。

 

角膜反射法+红外相机阵列+算法矫正简化示意图

 

黄通兵表示:“就目前来看,眼球追踪领域可能在长时间内,推出的角膜反射法会成为一个性价比较高甚至是最高的一个方案。微软、谷歌、苹果等公司主要研究的也是这个方向。”

 

据悉,相比于角膜反射法,如采用视网膜反射技术,则需要专门的视网膜眼底相机,其成本则远高于红外相机。

 

黄通兵介绍,通常每只眼睛会配备1~2枚红外相机,再搭配一圈红外灯。为使成本得到最大程度优化,目前“七鑫易维”主推的方案为1只眼睛只需配备1枚红外相机,这枚红外相机通常置于眼睛下方,便于捕捉眼球的移动。

 

而为了应对越来越薄的VR设备,眼球追踪的相机放置方式也发生了变化——变成了直接置菲涅尔透镜,人的肉眼完全察觉不到。透过透镜或平面镜拍摄,将产生一定的畸变,这些畸变会在事后的数字模型中得到算法上的处理,对画面、眼球的参数等进行校正,以减少偏差,因此对算法的要求很高。

 

黄通兵表示:“硬件上消除不掉,便只能靠算法剔除,否则不够精准。眼球追踪中所说的可用率当中一个标准便是指精确度,比如看到的VR/AR的画面中的点与我们所计算出的点之间的偏差越小越好,最好重合。”国际标准精度通常在0.5度,“七鑫易维”目前精度可达到0.2度,接近鼠标水平。

 

如想要在此基础上继续进行提升,则需提高整个系统的光学设计水平,后期畸变精度的降低等因素都会导致整个系统的精度随之降低。

 

除去精度,眼球追踪的技术难点在于眼球的个体差异,这些差异将导致眼球追踪难以做到普适 。

 

2、眼球差异情况复杂,成攻克难点

 

“眼球其实比我们大众所直观理解的要复杂很多。”黄通兵说。

 

眼球个体差异是技术当中一个非常大的难点,眼球追踪厂商需要做一套通用的系统,把几乎所有人眼情况都包含在内,包括瞳距、视力状况、是否佩戴眼镜等。

 

黄通兵以斜视举例,人的眼睛有斜视,斜视角度大小因人而异,因此单依靠其眼睛朝向进行猜测并不准确,需要在研究中进行先行测量。

 

斜视眼配图 (图源:来自于网络)

 

再比如人对双眼的使用并非完全平均,会有更为习惯、擅于使用的一只,被称为主视眼,另一只则被称为辅视眼。两只眼睛的视线并不保证完全一致,这种情况下,“七鑫易维”需要在计算时重点以其主视眼的数据为准,甚至提高其主视眼的算法权重。

 

黄通兵介绍,算法里面会有相应的眼球模型,在用户第一次使用产品时,会进行眼球的测量,也就是校准,比如看向某一个或多个点,依此计算出其眼睛的情况,并分辨主视、辅视眼。

 

不仅仅是斜视,近视、远视、弱视、散光.....这些都是需要在算法中考虑的。

 

此外,另一个让陀螺君意想不到的差异是“虹膜颜色”。

 

不同虹膜颜色对比图(图源:来自于网络)

 

据黄通兵介绍,不同深浅的虹膜颜色(被称作不同灰度),对不同红外光的波长反射程度并不相同,不同地区的人群所配备的红外光需要进行一些特殊的优化与调整,因此用户实际体验,国内外并不相通。

 

这种在不同地区人群眼球的差异,也造就了不同厂商在数据收集上因地域所占据的优势,比如国内厂商“七鑫易维”在国内眼球信息的收集上会占据更大优势等等。

 

无论如何,以上提及的种种眼球差异,都是眼球追踪应用的障碍,眼球追踪厂商需要对此进行大量的眼球信息收集。

 

黄通兵表示,经过长时间的积累,目前“七鑫易维”积累的数据库已达千万级。基于数据的丰富度,其眼球追踪的可用率达到98%,而国际相关标准可用率则在94%。

 

3、眼球追踪成本递减:1000元、300元......

 

除去技术上的难点,还有一个问题备受关注,那就是“成本”,成本是决定眼球追踪能否成为消费级头显标配,进入“寻常百姓家”的关键要素。

 

据黄通兵介绍,眼球追踪的价格已由当初的1000元/对左右,降到如今50多美元,也就是对应300多元/对的价格。

 

但这样的价格对于贴本销售策略应用正酣的VR硬件而言,搭载眼球追踪仍是较大的挑战,因此目前眼球追踪的采用依然以高端、企业端VR头显为主。

 

七鑫易维眼球追踪

 

据黄通兵介绍,眼球追踪的成本主要体现在两个方面:一方面是关键器件,另一方面则是其研发成本。

 

关键器件包含系列传感器、红外光学器件、镀膜等等,成本相对较高。研发成本则从“七鑫易维”身上可见一二,“七鑫易维”自2009年成立便不断投入,不论是前期投入还是持续性研发投入都较高。

 

而从供应链角度,眼球追踪认知程度并不足够高,所需器件在市面上并不特别常见与通用,因此提供的厂商很有限,这也导致了价格的高昂。

 

未来随着眼球追踪的普及与量产的到来,通过对设计进行模块化、标准化等,眼球追踪能够逐步降低整体成本。

 

黄通兵表示,未来价格有可能会降至5美元左右,让搭载眼球追踪技术所需成本由目前的10%缩减至仅1%。

 

届时,眼球追踪也会随之成为消费端VR头显标配。

 

结语

 

近几年,无论是科创板、北交所,还是对国内高新科技在政策上、经济上的大力支持,都可以看出国家对自主创新、自主研发的政策倾斜以及重视。

 

今天数字信息安全是关乎国家战略高度和维度的,以“七鑫易维”为例,除去在我国人眼数据采集上有优势外,“七鑫易维”受到的国家政策红利并不少,黄通兵透露,作为国家高新技术企业,“七鑫易维”累计斩获国家研发投入数千万,在未来5年将带来消费级的科研成果市场转化。

 

加上VR消费端开始有所突破,眼球追踪在VR方向上的应用临近元宇宙硬件起点,眼球追踪作为底层交互技术已处在爆发的前夜。

2022年4月8日 13:27