Deutsch: Blickverfolgung
Eye Tracking in AR (Augmented Reality) und VR (Virtual Reality) bezieht sich auf den Prozess der Messung und Reaktion darauf, wohin und wie die Augen eines Nutzers gerichtet sind.
Diese Technologie verbessert die Interaktivität und Immersion von AR- und VR-Erlebnissen, indem sie es den Systemen ermöglicht, die Blicke der Nutzer/innen zu verstehen und darauf zu reagieren.
Wie Eye Tracking funktioniert?
- Sensoren und Kameras: Eye-Tracking-Systeme verwenden Infrarotsensoren und Kameras, um die Position und Bewegung der Augen zu überwachen.
- Datenverarbeitung: Die von den Sensoren gesammelten Daten werden in Echtzeit verarbeitet, um festzustellen, wohin der Benutzer in der virtuellen Umgebung schaut.
- Software-Algorithmen: Fortgeschrittene Algorithmen analysieren die Augenbewegungsdaten, um die Absichten und Interessen des Benutzers zu interpretieren.
Die Firma Tobii entwickelt Eye-Tracking-Lösungen, unter anderem auch für die HTC Vive Pro Eye.
Eye-Tracking-Methoden für XR-Geräte
Bei XR-Geräten (Extended Reality) werden Eye-Tracking-Technologien immer wichtiger, um die Benutzerinteraktion zu verbessern. Die am häufigsten verwendeten Eye-Tracking-Methoden in XR-Geräten sind:
Pupillenzentrierte Hornhautreflexion (PCCR)
- Funktionsweise: Diese Methode misst den Abstand zwischen dem Zentrum der Pupille und der Reflexion von Licht (meist Infrarotlicht) auf der Hornhaut.
- Anwendung: Diese Methode ist aufgrund ihrer Genauigkeit und Robustheit eine der am häufigsten verwendeten Blickverfolgungsmethoden in XR-Geräten. Sie wird in High-End-Geräten wie dem HTC Vive Pro Eye verwendet.
- Vorteil: Hohe Genauigkeit und Stabilität auch bei leichten Kopfbewegungen.
Dunkle und helle Pupillenerkennung
- Funktionsweise: Diese Methode unterscheidet zwischen der Reflexion der Iris und der Pupille, indem sie mit Infrarotlicht arbeitet. Bei der dunklen Pupillenerkennung wird die Pupille als dunkler Fleck erkannt, bei der hellen Pupillenerkennung erscheint die Pupille durch das reflektierte Licht heller.
- Anwendung: Dieses Verfahren wird in XR-Geräten zur Erkennung von schnellen Bewegungen und Blickwechseln eingesetzt. Das Konzept wird in Geräten mit integrierter Kamera und Infrarotlicht verwendet.
- Vorteil: Effizient bei schnellen Blickwechseln, nützlich in dynamischen Umgebungen.
Foveated Rendering
- Funktionsweise: Diese Methode verwendet Eyetracking, um die Blickrichtung zu ermitteln und nur den Bereich, auf den der Benutzer fokussiert, in hoher Auflösung zu rendern.
- Anwendung: Foveated Rendering wird zunehmend in modernen VR-Headsets wie PlayStation VR2 und Oculus Quest Pro eingesetzt.
- Vorteil: Bessere Performance und Grafikqualität, da weniger Ressourcen für unwichtige Bildbereiche benötigt werden.
EOG (Elektrookulographie)
- Funktionsweise: Diese Methode misst die elektrischen Potenziale, die durch Augenbewegungen erzeugt werden. Elektroden werden in der Nähe der Augen angebracht, um diese Signale zu erfassen.
- Anwendung: EOG wird in einigen spezialisierten Forschungsgeräten verwendet, ist aber nicht so weitverbreitet wie optische Verfahren in XR-Geräten.
- Vorteil: Funktioniert auch in Umgebungen ohne ausreichende Beleuchtung, da es nicht auf optische Erkennung angewiesen ist.
Video-Okulographie (VOG)
- Funktionsweise: Dieses Verfahren verwendet Kameras, um die Augenbewegungen zu verfolgen. Speziell platzierte Kameras im Headset erfassen die Augenbewegungen, indem sie die Position der Pupille und des Auges analysieren.
- Anwendung: VOG ist eine der am häufigsten verwendeten Eyetracking-Methoden in VR- und AR-Headsets, da es eine präzise und kostengünstige Lösung für das Eyetracking darstellt.
- Vorteil: Gute Genauigkeit und relativ kostengünstige Implementierung in XR-Geräten.
Optische Blickverfolgungssysteme mit Infrarotlicht
- Funktionsweise: Infrarotlicht wird verwendet, um Reflexionen auf dem Auge zu erzeugen, die von Kameras erfasst werden. Die Methode nutzt sowohl das von der Hornhaut reflektierte Licht als auch die Bewegung der Pupille, um die Blickrichtung zu bestimmen.
- Anwendung: Dieses Verfahren wird häufig in XR-Headsets eingesetzt, da es unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung ist und auch bei schlechten Lichtverhältnissen zuverlässig funktioniert.
- Vorteil: Hohe Genauigkeit, robust gegenüber Umgebungslicht und Kopfbewegungen.
Anwendungen von Eye Tracking in XR
- Erweiterte Benutzerschnittstellen: In VR und AR ermöglicht Eye Tracking die freihändige Interaktion mit der Umgebung.
- Immersion und Realitätsnähe: Dank Eye Tracking können VR- und AR-Systeme das, was Nutzer/innen sehen, an die jeweilige Blickrichtung anpassen. So können beispielsweise Randbereiche unscharf dargestellt werden, um den Fokus des menschlichen Auges nachzuahmen.
- Leistungsoptimierung: Foveated Rendering konzentriert die Grafikverarbeitung auf die Bereiche, auf die der Blick von Nutzer/innen gerichtet ist, und reduziert so den Rechenaufwand für die detailreiche Darstellung der peripheren Sichtbereiche.
- Analyse und Forschung: Eye Tracking liefert wertvolle Daten über das Engagement und Verhalten der Nutzer/innen.
Eye Tracking verbessert die Funktionalität und das Nutzererlebnis von AR- und VR-Technologien erheblich, da die Systeme besser auf das natürliche Verhalten und den visuellen Fokus der Nutzer/innen reagieren.
