编译/VR陀螺

近日，苹果获得美国专利商标局（USPTO）授予的一项新专利，涉及一种基于“前庭眼反射”（Vestibulo-Ocular Reflex，VOR）的眼动追踪预测技术，可通过预测用户未来注视位置，补偿XR设备眼动追踪延迟，从而提升显示稳定性与视觉体验。

在现有XR头显中，眼动追踪通常依靠设备内部摄像头捕捉用户瞳孔位置，并根据视线方向调整渲染内容。但由于摄像头采集、数据处理以及画面显示之间存在数毫秒延迟，当画面真正呈现到用户眼前时，用户头部和眼球可能已经发生移动，导致眼动数据存在偏差，并可能造成画面抖动、注视点偏移等问题。

苹果此次专利提出，不再单纯依赖“测量过去的眼睛位置”，而是结合头部运动信息预测未来视线位置。该技术核心基于人体自然存在的前庭眼反射机制。当用户注视某一目标并转动头部时，眼球会自动向相反方向转动，以维持视觉稳定。苹果认为，这种头眼运动关系具有一定规律性，可以作为眼动追踪系统中的预测输入。

具体而言，XR设备会通过眼内摄像头获取当前瞳孔位置和视线方向，同时利用惯性测量单元（IMU）、外部摄像头等传感器获取头部姿态变化。系统会比较“眼睛采集时的设备姿态”和“画面实际显示时预计的设备姿态”，计算延迟期间头部运动带来的眼球变化，并生成修正后的注视位置。

经过预测后的眼动数据，可进一步用于显示渲染优化，包括镜头畸变校正、色差补偿、光学串扰修正、视场调整以及注视点渲染（Foveated Rendering）等。

其中，注视点渲染是XR设备提升性能的重要技术之一。通过精准判断用户正在关注的位置，设备可以在视野中心区域提供更高画质，同时降低外围区域渲染负载。但如果眼动数据存在延迟，高分辨率渲染区域可能无法准确匹配用户实际视线，从而影响体验。

苹果还指出，该预测系统能够识别不适合进行VOR预测的场景，例如快速扫视（Saccade）、跟随移动目标时的平滑追踪，以及头部静止状态，并在必要时关闭相关修正。同时，系统还可结合双眼汇聚角度和瞳距估算用户观看距离，以调整预测幅度。

目前，该专利共包含20项技术保护条款，覆盖从头显传感器、眼动预测算法，到最终显示渲染流程的完整技术链路。苹果表示，该技术未来不仅适用于传统XR头显，也可能应用于更轻量化的AR眼镜设备。

随着XR设备向更轻薄、更高分辨率方向发展，眼动追踪精度正成为影响下一代空间计算体验的重要因素。苹果此次专利显示，其正在尝试将眼动追踪从“被动测量系统”升级为“主动预测系统”，通过结合人体视觉机制进一步降低延迟，为未来更加自然的XR交互体验提供技术基础。

来源：PatentlyApple