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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。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”虛擬世界，只是站在一個攝像機機位的旁觀者。目前，很多公司都在嘗試以光場拍攝來實現(xiàn)視頻里六個自由度的運動。
3月15日，谷歌在Steam上線新應用《Welcome to Light Field》,發(fā)布多個光場視頻，支持HTC Vive、Oculus Rift以及Windows MR系列頭顯。帶上這些支持六個自由度運動追蹤的頭顯，我們就可以真的在光場視頻里走一走、看一看了！
我們目前已經(jīng)熟悉了3D視頻，VR視頻，但是要理解光場視頻、光場相機的拍攝原理可能還得花費一些功夫。
（《Welcome to Light Field》VR體驗錄屏，來自Youtube）
在《Welcome to Light Field》中，用戶首先會看到一些教程，谷歌花費了不少心力來解釋2D、3D、光場視頻的不同。例如，拍攝一個室內(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。
而光場相機則是將光線以場的方式記錄下來，使得最終能夠還原場景任意位置的任意光線信息。除了雙目視差以外，光場相機還能夠提供運動視差（運動視差是一種深度線索，當我們運動時，會發(fā)現(xiàn)離我們近的物體運動得快，離我們遠一點的物體運動得慢）。在谷歌光場視頻中，你會感覺到視頻中的虛擬物體就在你身邊，你稍微移動一下位置，近處的虛擬物體的角度會有較大變化，而遠處的虛擬物體變化較小，近處和遠處的物體光線變化也不一樣，這樣你會感覺你置身于一個真實的3D場景中。
這些體驗需要有支持6Dof運動追蹤的頭顯，這樣你在真實空間的運動會帶來虛擬場景的實時變化，真實的運動和虛擬的運動會保持一致。
例如前面兩個圖片顯示，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，谷歌用光場相機拍攝了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，由知名設計師Roger Darricarrere設計。當光線穿過彩色玻璃，會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。
谷歌的光場視頻還包括其他場景：美國藝術(shù)和工藝風格建筑的典范——Gamble House、馬賽克藝術(shù) Mosaic Tile House、航空航天博物館等。在Gamble House中，谷歌拍攝了一對年長的夫妻擁吻的畫面，他們靜止不動，而光線在他們周圍不斷變化。
雷鋒網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，這些光場視頻都是靜態(tài)的場景。也就是說，如果要拍人物，需要人物保持長時間不動。谷歌是如何實現(xiàn)靜態(tài)場景的光場視頻拍攝，這個技術(shù)對行業(yè)有什么意義呢？
上圖是谷歌展示的光場相機，可以看到，這是一個帶有不少鏡頭，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相機平臺，利用16個GoPro組成了一套弧形拍攝系統(tǒng)，安裝在一個旋轉(zhuǎn)平臺上，相機旋轉(zhuǎn)拍攝一周大概需要一分鐘。攝像機記錄下光線，然后光場渲染技術(shù)可以通過采樣和插值，在球面體積內(nèi)的任何地方合成場景的視圖。
目前我們看到的360度全景相機、光場相機大多是一圈相機，視覺能覆蓋整個360度的空間。
（Lytro Immerge 2.0光場相機）
北京電影學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，不同于Lytro的光場相機在同一時間獲取全空間光場信息，谷歌光場相機在同一時間只獲得空間中部分的光場，通過掃描光場分塊拼接最后形成全空間光場，該設計利用時間換取空間，降低系統(tǒng)處理光場的負擔，在學術(shù)上稱為時分復用。在獲取光場的過程中，攝影頭要旋轉(zhuǎn)一周，花費1分鐘的時間，因此只能拍攝靜態(tài)的圖像，而無法獲得動態(tài)的視頻。
Lytro全景光場相機不僅可以拍攝出高分辨率靜態(tài)光場圖像，也能拍攝動態(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)的應用，例如影視制作，通過后期編輯時選擇場景的講述角度，而谷歌定位于消費者市場，實時的6自由度呈現(xiàn)。
西顧視頻CTO李文松認為：“靜態(tài)6Dof場景其實之前類似Lytro、Mattetport、adobe之類的方案都可以做到。從技術(shù)上講并不比Lytro的相機更強，但是更便宜。但目前最便宜的靜態(tài)場景重建是Matterport?！?/strong>
雷鋒網(wǎng)了解到，谷歌、Lytro、Matterport的光學相機其實都是由里到外的拍攝，從相機出發(fā)去記錄外部空間，即使是拍攝動態(tài)的視頻，其可以記錄的范圍也是會限制在相機的周圍。
谷歌的這款光學相機可以支持70*70cm的移動范圍，相當于人邁出兩步的距離。也就是說，光場視頻支持用戶走出大約兩步路，超出這個范圍，視頻將會失真或者無法呈現(xiàn)光場效果。
而英特爾、微軟目前都在嘗試從外到里的拍攝方式，搭建光學攝影棚來進行拍攝。英特爾也曾以光場拍攝記錄正常足球比賽，實現(xiàn)在觀看時可以選擇不同球員的位置觀看比較，也可以360度重新觀察一個球員的全部動作。從外到里的方式能夠獲得更大的可移動范圍，但是其也有場地的局限性。
除了拍攝以外，光學視頻的顯示也值得注意。我們都知道，光場視頻需要全新的視頻格式。谷歌實現(xiàn)了光場視頻拍攝、后期處理、呈現(xiàn)，使得我們可以用VR頭顯觀看。谷歌稱，光場視頻在一個自定義數(shù)據(jù)集文件中壓縮處理，Unity引擎中的插件實現(xiàn)的特殊渲染軟件可以讀取該自定義數(shù)據(jù)集。而由于目前光場視頻顯示格式不一直，其他大多數(shù)光場視頻還處于無法直接展示的階段。
宋維濤認為，谷歌Welcome to Light Field最大的意義在于為行業(yè)提供了一個應用的方式，向大家尤其是消費者介紹了光場的概念和體驗。
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，與Go Pro、小蟻合作開發(fā)360度3DVR 全景相機，此后與聯(lián)想、小蟻推出更為簡易的VR 180相機。光學相機使谷歌在這方面更進一步，但是未來的路顯然還很長。
宋維濤也聊到包括光場相機在內(nèi)的光場技術(shù)在未來發(fā)展。他認為："光場獲取端，即是說光場相機會朝向高分辨率高幀頻方向發(fā)展，相機本身也會趨向于小型化低成本化; 光場儲存處理端，光場圖像和視頻的編碼、壓縮、傳輸方法還有待發(fā)展，格式也需要討論和統(tǒng)一; 光場呈現(xiàn)端，頭盔顯示器是其中的一種表達方式，未來的呈現(xiàn)方式會趨向多元化，頭顯本身的發(fā)展也會從目前眼前單一屏幕向光場化真實化邁進，目前以Magic Leap為代表的國內(nèi)外研究機構(gòu)在光場頭戴式顯示進行探索，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，應用方式上，谷歌Welcome to Light Field為我們提供了一個很好的范例，更好的光場應用方式還需要進一步研究探索，比如，虛擬的光場和真實世界的逼真融合以及自然的交互也會成為學界和產(chǎn)業(yè)界的熱點。"
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