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| 本文作者： 李詩 | 2018-03-21 21:45 |
影像技術(shù)的發(fā)展給我們帶來越來越逼真的視頻體驗(yàn)。3D視頻能讓我們看到立體的影像，VR能帶來360度的沉浸感。目前高端3D VR視頻都說能讓人身臨其境，但是我們的視覺是穿越過去了，卻并不是真正的“走進(jìn)”虛擬世界，只是站在一個(gè)攝像機(jī)機(jī)位的旁觀者。目前，很多公司都在嘗試以光場(chǎng)拍攝來實(shí)現(xiàn)視頻里六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。
3月15日，谷歌在Steam上線新應(yīng)用《Welcome to Light Field》,發(fā)布多個(gè)光場(chǎng)視頻，支持HTC Vive、Oculus Rift以及Windows MR系列頭顯。帶上這些支持六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)追蹤的頭顯，我們就可以真的在光場(chǎng)視頻里走一走、看一看了！
我們目前已經(jīng)熟悉了3D視頻，VR視頻，但是要理解光場(chǎng)視頻、光場(chǎng)相機(jī)的拍攝原理可能還得花費(fèi)一些功夫。
（《Welcome to Light Field》VR體驗(yàn)錄屏，來自Youtube）
在《Welcome to Light Field》中，用戶首先會(huì)看到一些教程，谷歌花費(fèi)了不少心力來解釋2D、3D、光場(chǎng)視頻的不同。例如，拍攝一個(gè)室內(nèi)環(huán)境，2D只能提供平面效果，就像你在翻閱雜志。3D視頻利用多個(gè)攝像頭拍攝后期處理成雙目視差效果，可以讓你感覺到立體感，就像在看立體的模型。
而光場(chǎng)相機(jī)則是將光線以場(chǎng)的方式記錄下來，使得最終能夠還原場(chǎng)景任意位置的任意光線信息。除了雙目視差以外，光場(chǎng)相機(jī)還能夠提供運(yùn)動(dòng)視差（運(yùn)動(dòng)視差是一種深度線索，當(dāng)我們運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)離我們近的物體運(yùn)動(dòng)得快，離我們遠(yuǎn)一點(diǎn)的物體運(yùn)動(dòng)得慢）。在谷歌光場(chǎng)視頻中，你會(huì)感覺到視頻中的虛擬物體就在你身邊，你稍微移動(dòng)一下位置，近處的虛擬物體的角度會(huì)有較大變化，而遠(yuǎn)處的虛擬物體變化較小，近處和遠(yuǎn)處的物體光線變化也不一樣，這樣你會(huì)感覺你置身于一個(gè)真實(shí)的3D場(chǎng)景中。
這些體驗(yàn)需要有支持6Dof運(yùn)動(dòng)追蹤的頭顯，這樣你在真實(shí)空間的運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來虛擬場(chǎng)景的實(shí)時(shí)變化，真實(shí)的運(yùn)動(dòng)和虛擬的運(yùn)動(dòng)會(huì)保持一致。
例如前面兩個(gè)圖片顯示，觀看者與桌子上的茶具的距離發(fā)生了明顯的變化，說明用戶改變了在光場(chǎng)視頻里的位置和視角。而隱約可見的一條白色環(huán)線顯示出可移動(dòng)的范圍。
《Welcome to light Field》令雷鋒網(wǎng)編輯印象最深的例子是，谷歌用光場(chǎng)相機(jī)拍攝了St. Stephen Lutheran大教堂著名的彩色琉璃窗戶。這扇窗戶由1400塊彩色玻璃組成，由知名設(shè)計(jì)師Roger Darricarrere設(shè)計(jì)。當(dāng)光線穿過彩色玻璃，會(huì)在白色的教堂墻上投影出色彩斑斕的光斑，光線和色彩的變化都讓人驚嘆。
谷歌的光場(chǎng)視頻還包括其他場(chǎng)景：美國(guó)藝術(shù)和工藝風(fēng)格建筑的典范——Gamble House、馬賽克藝術(shù) Mosaic Tile House、航空航天博物館等。在Gamble House中，谷歌拍攝了一對(duì)年長(zhǎng)的夫妻擁吻的畫面，他們靜止不動(dòng)，而光線在他們周圍不斷變化。
雷鋒網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，這些光場(chǎng)視頻都是靜態(tài)的場(chǎng)景。也就是說，如果要拍人物，需要人物保持長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)。谷歌是如何實(shí)現(xiàn)靜態(tài)場(chǎng)景的光場(chǎng)視頻拍攝，這個(gè)技術(shù)對(duì)行業(yè)有什么意義呢？
上圖是谷歌展示的光場(chǎng)相機(jī)，可以看到，這是一個(gè)帶有不少鏡頭，能旋轉(zhuǎn)的大家伙。谷歌在博文中解釋了核心技術(shù)，他們改裝了一套GoPro Odyssey Jump相機(jī)平臺(tái)，利用16個(gè)GoPro組成了一套弧形拍攝系統(tǒng)，安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，相機(jī)旋轉(zhuǎn)拍攝一周大概需要一分鐘。攝像機(jī)記錄下光線，然后光場(chǎng)渲染技術(shù)可以通過采樣和插值，在球面體積內(nèi)的任何地方合成場(chǎng)景的視圖。
目前我們看到的360度全景相機(jī)、光場(chǎng)相機(jī)大多是一圈相機(jī)，視覺能覆蓋整個(gè)360度的空間。
（Lytro Immerge 2.0光場(chǎng)相機(jī)）
北京電影學(xué)院未來影像高精尖創(chuàng)新中心研究員宋維濤告訴雷鋒網(wǎng)，谷歌通過旋轉(zhuǎn)攝像頭的方式獲取光場(chǎng)，不同于Lytro的光場(chǎng)相機(jī)在同一時(shí)間獲取全空間光場(chǎng)信息，谷歌光場(chǎng)相機(jī)在同一時(shí)間只獲得空間中部分的光場(chǎng)，通過掃描光場(chǎng)分塊拼接最后形成全空間光場(chǎng)，該設(shè)計(jì)利用時(shí)間換取空間，降低系統(tǒng)處理光場(chǎng)的負(fù)擔(dān)，在學(xué)術(shù)上稱為時(shí)分復(fù)用。在獲取光場(chǎng)的過程中，攝影頭要旋轉(zhuǎn)一周，花費(fèi)1分鐘的時(shí)間，因此只能拍攝靜態(tài)的圖像，而無法獲得動(dòng)態(tài)的視頻。
Lytro全景光場(chǎng)相機(jī)不僅可以拍攝出高分辨率靜態(tài)光場(chǎng)圖像，也能拍攝動(dòng)態(tài)視頻，但是這就需要高效的處理器和編輯工具，Lytro目前定位在專業(yè)的應(yīng)用，例如影視制作，通過后期編輯時(shí)選擇場(chǎng)景的講述角度，而谷歌定位于消費(fèi)者市場(chǎng)，實(shí)時(shí)的6自由度呈現(xiàn)。
西顧視頻CTO李文松認(rèn)為：“靜態(tài)6Dof場(chǎng)景其實(shí)之前類似Lytro、Mattetport、adobe之類的方案都可以做到。從技術(shù)上講并不比Lytro的相機(jī)更強(qiáng)，但是更便宜。但目前最便宜的靜態(tài)場(chǎng)景重建是Matterport。”
雷鋒網(wǎng)了解到，谷歌、Lytro、Matterport的光學(xué)相機(jī)其實(shí)都是由里到外的拍攝，從相機(jī)出發(fā)去記錄外部空間，即使是拍攝動(dòng)態(tài)的視頻，其可以記錄的范圍也是會(huì)限制在相機(jī)的周圍。
谷歌的這款光學(xué)相機(jī)可以支持70*70cm的移動(dòng)范圍，相當(dāng)于人邁出兩步的距離。也就是說，光場(chǎng)視頻支持用戶走出大約兩步路，超出這個(gè)范圍，視頻將會(huì)失真或者無法呈現(xiàn)光場(chǎng)效果。
而英特爾、微軟目前都在嘗試從外到里的拍攝方式，搭建光學(xué)攝影棚來進(jìn)行拍攝。英特爾也曾以光場(chǎng)拍攝記錄正常足球比賽，實(shí)現(xiàn)在觀看時(shí)可以選擇不同球員的位置觀看比較，也可以360度重新觀察一個(gè)球員的全部動(dòng)作。從外到里的方式能夠獲得更大的可移動(dòng)范圍，但是其也有場(chǎng)地的局限性。
除了拍攝以外，光學(xué)視頻的顯示也值得注意。我們都知道，光場(chǎng)視頻需要全新的視頻格式。谷歌實(shí)現(xiàn)了光場(chǎng)視頻拍攝、后期處理、呈現(xiàn)，使得我們可以用VR頭顯觀看。谷歌稱，光場(chǎng)視頻在一個(gè)自定義數(shù)據(jù)集文件中壓縮處理，Unity引擎中的插件實(shí)現(xiàn)的特殊渲染軟件可以讀取該自定義數(shù)據(jù)集。而由于目前光場(chǎng)視頻顯示格式不一直，其他大多數(shù)光場(chǎng)視頻還處于無法直接展示的階段。
宋維濤認(rèn)為，谷歌Welcome to Light Field最大的意義在于為行業(yè)提供了一個(gè)應(yīng)用的方式，向大家尤其是消費(fèi)者介紹了光場(chǎng)的概念和體驗(yàn)。
谷歌一直致力于影像技術(shù)的發(fā)展，此前其推出了Jump全景VR視頻平臺(tái)，與Go Pro、小蟻合作開發(fā)360度3DVR 全景相機(jī)，此后與聯(lián)想、小蟻推出更為簡(jiǎn)易的VR 180相機(jī)。光學(xué)相機(jī)使谷歌在這方面更進(jìn)一步，但是未來的路顯然還很長(zhǎng)。
宋維濤也聊到包括光場(chǎng)相機(jī)在內(nèi)的光場(chǎng)技術(shù)在未來發(fā)展。他認(rèn)為："光場(chǎng)獲取端，即是說光場(chǎng)相機(jī)會(huì)朝向高分辨率高幀頻方向發(fā)展，相機(jī)本身也會(huì)趨向于小型化低成本化; 光場(chǎng)儲(chǔ)存處理端，光場(chǎng)圖像和視頻的編碼、壓縮、傳輸方法還有待發(fā)展，格式也需要討論和統(tǒng)一; 光場(chǎng)呈現(xiàn)端，頭盔顯示器是其中的一種表達(dá)方式，未來的呈現(xiàn)方式會(huì)趨向多元化，頭顯本身的發(fā)展也會(huì)從目前眼前單一屏幕向光場(chǎng)化真實(shí)化邁進(jìn)，目前以Magic Leap為代表的國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)在光場(chǎng)頭戴式顯示進(jìn)行探索，這種頭顯可以讓人眼聚焦在虛擬物體的不同深度，而不是一塊顯示屏上; 最后，應(yīng)用方式上，谷歌Welcome to Light Field為我們提供了一個(gè)很好的范例，更好的光場(chǎng)應(yīng)用方式還需要進(jìn)一步研究探索，比如，虛擬的光場(chǎng)和真實(shí)世界的逼真融合以及自然的交互也會(huì)成為學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點(diǎn)。"
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