Der Prozess der Erfassung von Informationen über die visuelle Aufmerksamkeit mithilfe eines Eye-Trackers wird oft sehr oberflächlich beschrieben: Eye-Tracking funktioniert, indem es die Augen verfolgt. Natürlich spielt sich bei diesem Prozess viel mehr ab, wobei sowohl Hardware als auch Software eine wichtige Rolle spielen. Im Folgenden werden wir detailliert erläutern, wie moderne Eye-Tracker funktionieren – und zwar in Form von bildschirmbasiertem Eye-Tracking, Brillen-Eye-Tracking und VR-Eye-Tracking.
Wie funktionieren bildschirmbasierte Eye-Tracker?
Bildschirmbasierte Eye-Tracker sind in der Regel kleine schwarze Quader, die an einem Monitor befestigt werden (in Größe und Form einer Tafel Schokolade sehr ähnlich), oder etwas größere eigenständige Geräte, die vor einem Monitor aufgestellt werden.
Eine der wichtigsten Komponenten des Eye-Trackers ist die Infrarotlichtquelle, die dazu dient, die Augen zu beleuchten. Dieses Licht – das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist – erzeugt eine kontrastreiche Reflexion, wenn es auf die Augen gerichtet wird.
Eine Darstellung einiger Komponenten, die typischerweise in einem Eye-Tracking-Gerät zu finden sind (bitte beachten Sie, dass die Darstellung lediglich exemplarisch ist).
Das Infrarotlicht trägt dazu bei, den PCCR (Pupil Center Corneal Reflection) zu erzeugen. Dieser besteht aus zwei unterschiedlichen Punkten – dem Pupillenmittelpunkt und einer Reflexion von der Hornhaut. Der Abstand zwischen diesen beiden Punkten liefert die Information darüber, wohin der Blick gerichtet ist. Mehr zu diesem Vorgang haben wir hier in einem Blogbeitrag beschrieben.
Dieses Bild wird von den Infrarotkameras im Gerät erfasst. Die Daten werden anschließend verarbeitet, um die Blickrichtung zu bestimmen, und an den angeschlossenen Computer weitergeleitet. Diese Daten (der Vektor zwischen den beiden erfassten Punkten des Auges) können dann aufgezeichnet werden – der Winkel zwischen den Punkten lässt sich relativ einfach mit der Blickrichtung in Verbindung bringen. In Kombination mit Informationen über die Position des Eye-Trackers im Verhältnis zum Monitor (sowie den Abmessungen des Monitors) kann dies später Aufschluss darüber geben, wohin der Blick einer Person gerichtet war, als sie auf den Bildschirm schaute.
Wie funktionieren Eye-Tracking-Brillen?
Eye-Tracking-Brillen basieren auf einer ähnlichen Technologie wie bildschirmbasierte Eye-Tracker, bestehen jedoch im Wesentlichen aus einem Brillengestell und einer daran befestigten Datenverarbeitungseinheit.
Die Geräte funktionieren ähnlich wie bildschirmbasierte Eye-Tracker, weisen jedoch einige entscheidende Unterschiede auf. Natürlich müssen die Lichter und Kameras näher an den Augen positioniert werden, damit sie in den Brillengestellrahmen passen, doch die Methode zur Erfassung und Abgrenzung der Augenbewegungen ist weitgehend ähnlich. Infrarotbeleuchtung ist besonders wichtig, um kontrastreiche Bilder zu erzeugen, wenn sich der Teilnehmer natürlich in seiner Umgebung bewegt – dies bedeutet auch, dass sich die Lichtverhältnisse ändern können, was sich auf den visuellen Kontrast der Augen auswirken kann.
Ein weiterer wichtiger Aspekt bei Eye-Tracking-Brillen ist, dass die Daten irgendwo gespeichert werden müssen. Bei bildschirmbasierten Eye-Trackern können die Daten in den Computer eingespeist werden, bei Eye-Tracking-Brillen hingegen müssen die Daten entweder in einen Laptop oder ein Mobiltelefon eingespeist werden (der Laptop kann in einem Rucksack mitgeführt werden) oder auf einem Speichermedium gespeichert werden, das sich im Gerät der Eye-Tracking-Brille befindet.
Eine Darstellung einiger Komponenten, die typischerweise in Eye-Tracking-Brillen zu finden sind (bitte beachten Sie, dass die Darstellung lediglich exemplarisch ist).
Eye-Tracking-Brillen verfügen zudem über eine Kamera, die aufzeichnet, was der Träger sieht – so lässt sich der Blick mit der Umgebung in Verbindung bringen. Durch die Berechnung der Augenposition können die Bewegungen auf das Video der realen Welt überlagert werden.
Bildschirmbasierte Eye-Tracker können oft auch von Personen mit Sehhilfe verwendet werden, ohne dass dies die Leistung beeinträchtigt. Bei Eye-Tracking-Brillen verhält es sich nicht anders, nur dass die Sehhilfe zusammen mit der Eye-Tracking-Brille getragen werden muss (oft als Aufsatz erhältlich), da es offensichtlich unbequem und unpraktisch wäre, beide gleichzeitig zu tragen.
Wie funktioniert Eye-Tracking in der VR?
Wie bei bildschirmbasierten Eye-Trackern und Eye-Tracking-Brillen erfolgt das Eye-Tracking in der VR in der Regel durch die Projektion von Infrarotlicht auf die Augen, wobei die Lichtreflexion zur Bestimmung der Blickrichtung genutzt wird. Wie bei Eye-Tracking-Brillen sind die Lichtquellen und Kameras nahe an den Augen positioniert.
Bis hierhin sieht es ähnlich aus. Doch es gibt entscheidende Unterschiede. Vor allem bei 3D-Umgebungen (wie VR-Spielen), aber auch bei 360°-Videos, die in VR präsentiert werden. Ersteres ist das, woran man typischerweise denkt, wenn von VR die Rede ist – der Nutzer kann sich in Umgebungen mit Tiefenwahrnehmung bewegen und mit ihnen interagieren. Letzteres, das 360°-Video, ist ein Video ohne Tiefenwahrnehmung (trotz des Anscheins) und kann aus allen Blickwinkeln betrachtet werden, als stünde man tatsächlich in der Umgebung.
Eine Darstellung einiger Komponenten, die typischerweise in Eye-Tracking-Brillen zu finden sind (bitte beachten Sie, dass die Darstellung lediglich exemplarisch ist).
Auch wenn die virtuelle Welt für unsere Augen eine reichhaltige und vielfältige Tiefe zu haben scheint, ist dies nicht unbedingt der Fall. Die virtuelle Welt mag ein Video oder ein Bild sein, das wir als dreidimensional wahrnehmen – doch der Computer betrachtet die Umgebung ohne diese Informationen als zweidimensional. Für VR-Umgebungen, die Eye-Tracking nutzen, können diese Informationen entscheidend sein.
Beim foveierten Rendering – bei dem die VR-Umgebung nur den gerade betrachteten Punkt in hoher Detailgenauigkeit darstellt (während andere Bereiche unscharf erscheinen) – müssen die Blickdaten mit der Tiefeninformation der Umgebung verknüpft werden. Die Tiefeninformationen der Umgebung können mit den Blickdaten kombiniert werden, sodass der spezifische Teil der Szene oder das Objekt, das gerade betrachtet wird, in hoher Detailgenauigkeit dargestellt werden kann. Dies gilt auch für virtuelle Umgebungen, die auf bestimmte betrachtete Objekte reagieren, wie beispielsweise Spiele, die Interaktion erfordern.
Bei der Erstellung von Analysen mittels Eye-Tracking in VR ist es zudem von Vorteil, über Tiefeninformationen aus der Umgebung zu verfügen. Ohne diese Informationen ist es zwar möglich, Blickdaten auf die visuelle Szene zu überlagern, doch die Bestimmung der Beziehung zwischen Augenbewegungen und bestimmten Objekten (oder bestimmten Teilen der Umgebung) wird durch Tiefendaten erheblich erleichtert. Die Tiefendaten liefern detailliertere Informationen darüber, was tatsächlich betrachtet wird.
Ich hoffe, es hat Ihnen Spaß gemacht, zu lesen, wie verschiedene Eye-Tracker Informationen über Blickverläufe erfassen. Wenn Sie sich ein tieferes Verständnis der verwendeten Geräte und Verfahren aneignen möchten, laden Sie sich unten unseren kostenlosen Leitfaden herunter.
