2024年4月30日发(作者：尧白卉)
智能未来
你会发现什
当你走过一扇窗
，
么？也许是窗外色彩缤纷的景色
，
也许是徐徐吹来的凉风，但最重要
的是，你在窗子的正面和左右角度
看到的东西有很大差异
。
那么，如果说你刚才经过的不
是窗户，
而是一台电视机呢？当然，
眼下的电视机是无法达到这种体
验的———因为它只是单纯的2D平
面
。
要让电视机真正实现
“窗户”的
感觉就要倚仗光场技术
，
而这也很
有可能是未来VR（虚拟现实
）
/AR
的显示技术。
国内VR行业在“吃老本
”
“严格来说，国内VR领域的企
业缺乏核心技术
。”谈及技术，叠境
数
字科技（上海
）
有限公司创始人
、
上海
科技大学教授虞晶怡毫不留情地说。
目前
，
VR内容制作主要有两
种主流方法：一是利用全景相机拍
摄360度视频，
即
360度环拍技
术；二是利用更加高端的软件建模
技术
，利
用计算机工具打造更具沉
浸感的VR游戏或视频
。
但在虞晶
怡看来，这些都不是VR内容制作
最理想的方法
。
大约20年前，出现了一种影
响深远的虚拟现实技术叫Quick-
TimeVR。
这
项技术很简单
：拿手机
拍一圈，把照片拼成一个360度的
图片，现在手机上就能实现这个功
能。“现在市面上很多做虚拟现实
的公司就是用的这样的技术
！
1996
年的技术！”
“360度环拍技术最大的问题
就是无法实现动态视觉
。”虞晶怡
解
释，人眼重叠的区域特别大
，
在重叠
区域里，由于左眼和右眼看到的东
46
发明与创新2017.102017.1
▲光场技术应用到VR领域，给VR带来
了巨大的发展变革
（图
/东方IC）
西一样
，就会
形成动态的视野
，这
就
让
是人眼的3D识别
。
然而
，
360度环
拍技术无法实现这一功能。
用
光
早在1995年
，苹果就发布了
一款主要拍摄360度图片的
户
场
QuickTimeVR相机。虞晶怡试图将
QuickTimeVR相机的技术运用到
拥
技
旅游上，
并用
360度环拍技术拍摄
了拉斯维加斯赌场等地的全景照
有
术
片，但最后却发现做出来的全景照
片并不怎么吸引人
。
虞晶怡认为这
更
总
个问题直到今天依然存在
。
同样，软件建模技术虽然更高
自
端
，
但不够真实的缺点依然存在
。
现在很多虚拟现实应用场景
，如
然
VR看房，都是采用三维建模实现
的
——
—需要先建模
、
贴“
皮肤”以及
的
大量的人工，而且不可能做到非常
精细，导致最后的效果相当粗糙。
景
模拟人眼，所见即所得
深
什么是光场技术？虞晶怡举了
个例子：“
人眼就是两个天然的光场
捕捉器
。”
人眼观看3D世界觉得真
实，是因为双目视觉看到的是立体
而非平面图像，在三维空间围绕观
看可实现360度的视觉构建
，而且
人眼具有对焦功能
。
（增强现实）
人眼之所以能实现这些复杂的功
能，是因为人眼采集光线空间
。
而光场技
术就是把人眼看到的光线空间采集下
来，再将光线进行重组，可以让虚拟现实
模拟出人眼基于距离对物体聚焦
、移
动
的效果，捕捉光线信息
，重现三
维世界
，
让用户拥有更自然的景深
。
其实
，光场技术已经有几十年的
发
展历史
。
1936年，一个名叫Gershun的
人提出用光场来描述光通过空间中某一
点时在给定方向上的辐亮度。后来
，多
位
科学家轮番登场
，
想用各种公式告诉人
们光场到底是什么，
但受限于技术水
平
的发展，光场一直处于小打小闹、不温不
火的状态
。直到
20世纪末期
，光场技
术
得益于计算机科学与技术的迅速发展而
实现了技术上的又一次飞跃
。
近几年
，光场技术搭上
VR/AR这趟
高速行驶的
“列车”，吸引了资本和巨
头的
广泛关注。至此，这项起源于20世纪初期
的技术，在经历近一百年的寂寞浮沉之
后，才真正迎来了高速发展的春天
。
光场技术应用到VR领域
，给
VR带
来了巨大的发展变革，它几乎满足了人
们对虚拟现实的所有要求
：立体视差
可
以带给人们真实的体验
，运动视差让
走
入走出更加自然，对焦功能可以让人更
加舒服地感受VR内容而不至于引起任
何身体的不适
，大大改善了目前
VR沉浸
感不足、头痛、眩晕等问题
，保证
最真实
的VR体验。因此，业界普遍认为，光场
VR是未来虚拟现实行业发展的大趋势
。
需要特别注意的是,光场并不是一
项只能应用于VR/AR领域的技术。它的
应用极具想象力,并革命性地渗入虚拟
电商、影视制作、
教育、医疗、旅
游、
博
物
馆展示展览等各个领域。它的底层技术
和计算机视觉有很多重叠,因此光场技
术方面的突破也会促进甚至颠覆一些计
智能未来
算机视觉方面的进展
。
前景虽好，瓶颈犹在
前景虽好但需下功夫。国内光场技
术还处于发展阶段
，仍存在诸多不足。
上海科技大学虚拟现实与可视计算
实验室博士曹煊认为，光场显示现在面
临的最大困难就是显示器件的革新
，
这
需要材料学
、
光学
、
半导体等多个基础学
科的共同努力。光场采集不依赖于特殊
的光学器件，用传统的单反相机组成阵
列即可采集光场
，算
法才是光场采集的
核心。换句话说，
光
场显示更依赖于特殊
的显示器件（硬件），而光场采集更依赖
于算法（
软
件
）。
所以光场技术必须采取
软硬兼施策略
，
缺一不可
。
中国增强现实联盟秘书处主任牛一
鸣表示
，光场本身还处在概念验证阶
段
，
目前显示设备及光学组件
、计算设备
满
足不了光场技术的要求，自然没有成型
的光场产品
。
而且光场产品要往高分辨率
、轻
型
化和小型化方向发展，这其中还有很多
的问题需要解决
。例如，如何能在单个场
景中以快速、方便、
低廉的形式来采集光
场信息就是很大的难点。即使光场采集
之后，这些庞大的光场信息也需要计算，
并将虚拟物体呈现出来
，叠加在一
定场
景中
。
其次，将这些光场信息从采集设备
中输出，这对计算机图形算法提出了高
要求
。
最后
，
目前光场显示设备还没有达
到小型化程度，这也是个不小的难题
。
牛一鸣认为，光场技术还处于发展
初期
，相比之下，国外取得了领先优势，
但国内外差距可能只有三五年
。国内如
果要追赶，既可从成像技术、光学等方面
切入，也可以从材料、设备制作工艺方面
下手
，
发挥国内制造优势
，实现光场产品
的率先规模化生产
。
（本刊综合
）
※
发明与创新2017.10
47
2024年4月30日发(作者：尧白卉)
智能未来
你会发现什
当你走过一扇窗
，
么？也许是窗外色彩缤纷的景色
，
也许是徐徐吹来的凉风，但最重要
的是，你在窗子的正面和左右角度
看到的东西有很大差异
。
那么，如果说你刚才经过的不
是窗户，
而是一台电视机呢？当然，
眼下的电视机是无法达到这种体
验的———因为它只是单纯的2D平
面
。
要让电视机真正实现
“窗户”的
感觉就要倚仗光场技术
，
而这也很
有可能是未来VR（虚拟现实
）
/AR
的显示技术。
国内VR行业在“吃老本
”
“严格来说，国内VR领域的企
业缺乏核心技术
。”谈及技术，叠境
数
字科技（上海
）
有限公司创始人
、
上海
科技大学教授虞晶怡毫不留情地说。
目前
，
VR内容制作主要有两
种主流方法：一是利用全景相机拍
摄360度视频，
即
360度环拍技
术；二是利用更加高端的软件建模
技术
，利
用计算机工具打造更具沉
浸感的VR游戏或视频
。
但在虞晶
怡看来，这些都不是VR内容制作
最理想的方法
。
大约20年前，出现了一种影
响深远的虚拟现实技术叫Quick-
TimeVR。
这
项技术很简单
：拿手机
拍一圈，把照片拼成一个360度的
图片，现在手机上就能实现这个功
能。“现在市面上很多做虚拟现实
的公司就是用的这样的技术
！
1996
年的技术！”
“360度环拍技术最大的问题
就是无法实现动态视觉
。”虞晶怡
解
释，人眼重叠的区域特别大
，
在重叠
区域里，由于左眼和右眼看到的东
46
发明与创新2017.102017.1
▲光场技术应用到VR领域，给VR带来
了巨大的发展变革
（图
/东方IC）
西一样
，就会
形成动态的视野
，这
就
让
是人眼的3D识别
。
然而
，
360度环
拍技术无法实现这一功能。
用
光
早在1995年
，苹果就发布了
一款主要拍摄360度图片的
户
场
QuickTimeVR相机。虞晶怡试图将
QuickTimeVR相机的技术运用到
拥
技
旅游上，
并用
360度环拍技术拍摄
了拉斯维加斯赌场等地的全景照
有
术
片，但最后却发现做出来的全景照
片并不怎么吸引人
。
虞晶怡认为这
更
总
个问题直到今天依然存在
。
同样，软件建模技术虽然更高
自
端
，
但不够真实的缺点依然存在
。
现在很多虚拟现实应用场景
，如
然
VR看房，都是采用三维建模实现
的
——
—需要先建模
、
贴“
皮肤”以及
的
大量的人工，而且不可能做到非常
精细，导致最后的效果相当粗糙。
景
模拟人眼，所见即所得
深
什么是光场技术？虞晶怡举了
个例子：“
人眼就是两个天然的光场
捕捉器
。”
人眼观看3D世界觉得真
实，是因为双目视觉看到的是立体
而非平面图像，在三维空间围绕观
看可实现360度的视觉构建
，而且
人眼具有对焦功能
。
（增强现实）
人眼之所以能实现这些复杂的功
能，是因为人眼采集光线空间
。
而光场技
术就是把人眼看到的光线空间采集下
来，再将光线进行重组，可以让虚拟现实
模拟出人眼基于距离对物体聚焦
、移
动
的效果，捕捉光线信息
，重现三
维世界
，
让用户拥有更自然的景深
。
其实
，光场技术已经有几十年的
发
展历史
。
1936年，一个名叫Gershun的
人提出用光场来描述光通过空间中某一
点时在给定方向上的辐亮度。后来
，多
位
科学家轮番登场
，
想用各种公式告诉人
们光场到底是什么，
但受限于技术水
平
的发展，光场一直处于小打小闹、不温不
火的状态
。直到
20世纪末期
，光场技
术
得益于计算机科学与技术的迅速发展而
实现了技术上的又一次飞跃
。
近几年
，光场技术搭上
VR/AR这趟
高速行驶的
“列车”，吸引了资本和巨
头的
广泛关注。至此，这项起源于20世纪初期
的技术，在经历近一百年的寂寞浮沉之
后，才真正迎来了高速发展的春天
。
光场技术应用到VR领域
，给
VR带
来了巨大的发展变革，它几乎满足了人
们对虚拟现实的所有要求
：立体视差
可
以带给人们真实的体验
，运动视差让
走
入走出更加自然，对焦功能可以让人更
加舒服地感受VR内容而不至于引起任
何身体的不适
，大大改善了目前
VR沉浸
感不足、头痛、眩晕等问题
，保证
最真实
的VR体验。因此，业界普遍认为，光场
VR是未来虚拟现实行业发展的大趋势
。
需要特别注意的是,光场并不是一
项只能应用于VR/AR领域的技术。它的
应用极具想象力,并革命性地渗入虚拟
电商、影视制作、
教育、医疗、旅
游、
博
物
馆展示展览等各个领域。它的底层技术
和计算机视觉有很多重叠,因此光场技
术方面的突破也会促进甚至颠覆一些计
智能未来
算机视觉方面的进展
。
前景虽好，瓶颈犹在
前景虽好但需下功夫。国内光场技
术还处于发展阶段
，仍存在诸多不足。
上海科技大学虚拟现实与可视计算
实验室博士曹煊认为，光场显示现在面
临的最大困难就是显示器件的革新
，
这
需要材料学
、
光学
、
半导体等多个基础学
科的共同努力。光场采集不依赖于特殊
的光学器件，用传统的单反相机组成阵
列即可采集光场
，算
法才是光场采集的
核心。换句话说，
光
场显示更依赖于特殊
的显示器件（硬件），而光场采集更依赖
于算法（
软
件
）。
所以光场技术必须采取
软硬兼施策略
，
缺一不可
。
中国增强现实联盟秘书处主任牛一
鸣表示
，光场本身还处在概念验证阶
段
，
目前显示设备及光学组件
、计算设备
满
足不了光场技术的要求，自然没有成型
的光场产品
。
而且光场产品要往高分辨率
、轻
型
化和小型化方向发展，这其中还有很多
的问题需要解决
。例如，如何能在单个场
景中以快速、方便、
低廉的形式来采集光
场信息就是很大的难点。即使光场采集
之后，这些庞大的光场信息也需要计算，
并将虚拟物体呈现出来
，叠加在一
定场
景中
。
其次，将这些光场信息从采集设备
中输出，这对计算机图形算法提出了高
要求
。
最后
，
目前光场显示设备还没有达
到小型化程度，这也是个不小的难题
。
牛一鸣认为，光场技术还处于发展
初期
，相比之下，国外取得了领先优势，
但国内外差距可能只有三五年
。国内如
果要追赶，既可从成像技术、光学等方面
切入，也可以从材料、设备制作工艺方面
下手
，
发挥国内制造优势
，实现光场产品
的率先规模化生产
。
（本刊综合
）
※
发明与创新2017.10
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