眼动渲染（Foveated Rendering）是虚拟现实中讨论最多的话题之一，承诺为未来的头戴设备提供动力。在这篇文章中，SensoMotoric Instruments的Tom Sengelaub分享了他对SMI最新项目背后技术的见解。

嘉宾作家Tom Sengelaub
Tom Sengelaub是SMI解决方案交付部经理，领导了一个在虚拟现实和增强现实中应用眼动追踪的团队。他居住在柏林，并于2008年加入了该公司。

技术创新最有影响力的是特定应用的推动，而不是纯粹的规格调优。作为一家从事眼动追踪业务的公司，我们深知完整沉浸体验的重要组成部分是感知。

Foveated Rendering允许我们利用人类感知的知识来节省大量的计算能力。当我们观看完全渲染的场景时，许多计算能力是浪费的，因为我们的眼睛只能在视觉中心获取细节。通过准确了解用户的注视点，我们可以仅以全分辨率渲染该区域。

Foveated Rendering在渲染图形密集场景时利用了人类视觉系统。在我们广阔的视野中，只有很小一部分以高细节程度感知。超过我们注意力中心周围5度的任何东西都会逐渐失去分辨率，这是由视网膜上锥体细胞（负责看到颜色和细节的细胞）的不同浓度造成的。

一个具有特别高锥体密度的区域，称为中央凹（fovea），也对应于我们视野中的注视点。我们的眼睛迅速移动（高达每秒1000度），需要能够快速有效地解读用户注视点的技术。我们快速、精确且低延迟的眼动追踪实时地将用户的注视点传递给渲染流水线，以确保注意力中心始终与渲染区域的全分辨率区域匹配。

虽然视觉敏锐度从中央凹向周围逐渐下降，但将对应的分辨率降低直接映射到当前（大多时候是）光栅化游戏引擎是不可能的。

因此，我们使用渲染区域并为其分配相应的分辨率降低，以与用户视野中的视觉敏锐度匹配。我们发现，在渲染一个高清场景时，使用3个渲染区域，点注视位置的相对分辨率设为100%，近视野和远视野的分辨率设为60%和20%，效果最佳。

使用Foveated Rendering的场景中，分辨率的降低在戴上头盔后是明显的。如果所有参数选择正确，全分辨率和Foveated Rendering之间的差异几乎不可察觉，但好处是计算成本降低了2-4倍，使用高清屏幕时更高，在未来的头戴设备中，如4K、8K甚至16K的显示屏上，节约的计算成本将会更高。

感谢Tom Sengelaub分享他对Foveated Rendering的见解和思考。

目前，人眼无法区分真实与显示器的分辨率要求大约为16K。在那个时候，生成如此多快速刷新的像素所需的大量渲染吞吐量很可能会受益于或甚至需要像Foveated Rendering这样的解决方案，以减轻GPU的负担。只渲染眼睛所需的内容，节省计算量和（对于可能发展成为移动VR未来的）电池功耗，似乎几乎是一种必然的要求。

目前Foveated Rendering的受益程度尚不清楚。我们尝试过SMI目前的Oculus 2 DK2原型，该系统运行得非常流畅且（几乎）不可察觉，但在应用于消费级Oculus Rift或HTC Vive等低分辨率双显示器VR头盔时，关于该技术可以提升多少性能的确切数字目前还不可得。

然而，具备快速、准确的眼动追踪的Foveated Rendering是一项有价值的技术。现实。对于下一代虚拟现实头显来说，这几乎肯定是一件好事，SMI已经证明他们对于虚拟现实的未来已经准备就绪。