光場技術：讓用戶擁有更自然的景深

光場技術：讓用戶擁有更自然的景深

當你走過一扇窗，你會發現什么？也許是窗外色彩繽紛的景色，也許是徐徐吹來的涼風，但最重要的是，你在窗子的正面和左右角度看到的東西有很大差異。

那么，如果說你剛才經過的不是窗戶，而是一臺電視機呢？當然，眼下的電視機是無法達到這種體驗的——因為它只是單純的2D平面。要讓電視機真正實現“窗戶”的感覺就要倚仗光場技術，而這也很有可能是未來VR（虛擬現實）/AR（增強現實）的顯示技術。

▲光場技術應用到VR領域，給VR帶來了巨大的發展變革（圖/東方IC）

國內VR行業在“吃老本”

“嚴格來說，國內VR領域的企業缺乏核心技術?！闭劶凹夹g，疊境數字科技（上海）有限公司創始人、上?？萍即髮W教授虞晶怡毫不留情地說。

目前，VR內容制作主要有兩種主流方法：一是利用全景相機拍攝360度視頻，即360度環拍技術；二是利用更加高端的軟件建模技術，利用計算機工具打造更具沉浸感的VR游戲或視頻。但在虞晶怡看來，這些都不是VR內容制作最理想的方法。

大約20年前，出現了一種影響深遠的虛擬現實技術叫Quick-Time VR。這項技術很簡單：拿手機拍一圈，把照片拼成一個360度的圖片，現在手機上就能實現這個功能?！艾F在市面上很多做虛擬現實的公司就是用的這樣的技術！1996年的技術！”

“360度環拍技術最大的問題就是無法實現動態視覺?！庇菥р忉?，人眼重疊的區域特別大，在重疊區域里，由于左眼和右眼看到的東西一樣，就會形成動態的視野，這就是人眼的3D識別。然而，360度環拍技術無法實現這一功能。

早在1995年，蘋果就發布了一款主要拍攝360度圖片的QuickTime VR相機。虞晶怡試圖將QuickTime VR相機的技術運用到旅游上，并用360度環拍技術拍攝了拉斯維加斯賭場等地的全景照片，但最后卻發現做出來的全景照片并不怎么吸引人。虞晶怡認為這個問題直到今天依然存在。

同樣，軟件建模技術雖然更高端，但不夠真實的缺點依然存在。現在很多虛擬現實應用場景，如VR看房，都是采用三維建模實現的——需要先建模、貼“皮膚”以及大量的人工，而且不可能做到非常精細，導致最后的效果相當粗糙。

模擬人眼，所見即所得

什么是光場技術？虞晶怡舉了個例子：“人眼就是兩個天然的光場捕捉器?！比搜塾^看3D世界覺得真實，是因為雙目視覺看到的是立體而非平面圖像，在三維空間圍繞觀看可實現360度的視覺構建，而且人眼具有對焦功能。

人眼之所以能實現這些復雜的功能，是因為人眼采集光線空間。而光場技術就是把人眼看到的光線空間采集下來，再將光線進行重組，可以讓虛擬現實模擬出人眼基于距離對物體聚焦、移動的效果，捕捉光線信息，重現三維世界，讓用戶擁有更自然的景深。

其實，光場技術已經有幾十年的發展歷史。1936年，一個名叫Gershun的人提出用光場來描述光通過空間中某一點時在給定方向上的輻亮度。后來，多位科學家輪番登場，想用各種公式告訴人們光場到底是什么，但受限于技術水平的發展，光場一直處于小打小鬧、不溫不火的狀態。直到20世紀末期，光場技術得益于計算機科學與技術的迅速發展而實現了技術上的又一次飛躍。

近幾年，光場技術搭上VR/AR這趟高速行駛的“列車”，吸引了資本和巨頭的廣泛關注。至此，這項起源于20世紀初期的技術，在經歷近一百年的寂寞浮沉之后，才真正迎來了高速發展的春天。

光場技術應用到VR領域，給VR帶來了巨大的發展變革，它幾乎滿足了人們對虛擬現實的所有要求：立體視差可以帶給人們真實的體驗，運動視差讓走入走出更加自然，對焦功能可以讓人更加舒服地感受VR內容而不至于引起任何身體的不適，大大改善了目前VR沉浸感不足、頭痛、眩暈等問題，保證最真實的VR體驗。因此，業界普遍認為，光場VR是未來虛擬現實行業發展的大趨勢。

需要特別注意的是,光場并不是一項只能應用于VR/AR領域的技術。它的應用極具想象力,并革命性地滲入虛擬電商、影視制作、教育、醫療、旅游、博物館展示展覽等各個領域。它的底層技術和計算機視覺有很多重疊,因此光場技術方面的突破也會促進甚至顛覆一些計算機視覺方面的進展。

前景雖好，瓶頸猶在

前景雖好但需下功夫。國內光場技術還處于發展階段，仍存在諸多不足。

上海科技大學虛擬現實與可視計算實驗室博士曹煊認為，光場顯示現在面臨的最大困難就是顯示器件的革新，這需要材料學、光學、半導體等多個基礎學科的共同努力。光場采集不依賴于特殊的光學器件，用傳統的單反相機組成陣列即可采集光場，算法才是光場采集的核心。換句話說，光場顯示更依賴于特殊的顯示器件（硬件），而光場采集更依賴于算法（軟件）。所以光場技術必須采取軟硬兼施策略，缺一不可。

中國增強現實聯盟秘書處主任牛一鳴表示，光場本身還處在概念驗證階段，目前顯示設備及光學組件、計算設備滿足不了光場技術的要求，自然沒有成型的光場產品。

而且光場產品要往高分辨率、輕型化和小型化方向發展，這其中還有很多的問題需要解決。例如，如何能在單個場景中以快速、方便、低廉的形式來采集光場信息就是很大的難點。即使光場采集之后，這些龐大的光場信息也需要計算，并將虛擬物體呈現出來，疊加在一定場景中。其次，將這些光場信息從采集設備中輸出，這對計算機圖形算法提出了高要求。最后，目前光場顯示設備還沒有達到小型化程度，這也是個不小的難題。

牛一鳴認為，光場技術還處于發展初期，相比之下，國外取得了領先優勢，但國內外差距可能只有三五年。國內如果要追趕，既可從成像技術、光學等方面切入，也可以從材料、設備制作工藝方面下手，發揮國內制造優勢，實現光場產品的率先規?；a。（本刊綜合）※