“Magic Leap宣称的“光场”到底是个啥？”

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原题: magic leap、lytro公布的“光场”到底是什么？

最近，在magic leap成为科技界热门话题的情况下，“光场成像”是magic leap成像原理的技术核心，在这种火热的背景下，lytro、蚁视技术等ar/vr硬件企业也相继出现了他们自己的“○○光”。 啊，是的。 magic leap被称为“数字光场”，蚂蚁视技术被称为“复眼光学技术”，其实本质上是“四维光场显示技术”。

在理解这么高级的东西之前，让我们先来看看一些无聊的百科全书科学。

什么是光场

(图1 .光场的四维参数化)

根据之前的文献，官方认为“光场( light field )的定义可以追溯到1846年法拉第的定义，零散零散...光是二维位置新闻( u，v )和二维方向新闻(θ， 根据levoy光场的渲染理论，空之间有强度和方向消息的任意光，零散零散的...”((反正是我摘录的，具体副本像我们这样的， ）

简单地说，光场位于空之间，是包括位置和方向新闻在内的四维光辐射场的参数化表示，是空之间所有光线光辐射函数的整体。 其两个主要应用方向是光场拍摄和光场显示，第一个需要记录空之间的所有新闻，第二个需要完美再现这些新闻。 小编我能理解的是空之间的任意立场，在任意位置得到空之间的整个环境的真实新闻，光场得到的图像新闻更全面，质量更好。

(图2 .人眼的视觉形象)

还是很模糊呢。 我们还是来看看大神对小白是怎么耐心体贴的解释吧。

“在理解这个光场之前，有必要了解我们现在所看到的世界。 简单来说，我们看到的世界在物理反射光射入我们的眼睛后，通过晶状体的折射等，最终成像在我们的视网膜上，然后视网膜将这些电信号通过视觉神经转换为大脑。 当我们看到不同的物体时，我们的眼镜晶状体随时会调整厚度使物体更清晰，对焦。 简单地说，当物体靠近时，我们的瞳孔收缩，就像照相机减小光圈减少光强一样，睫状体筋收缩，晶状体屈光力增大，让视网膜接受清晰的实像，反之亦然。

这个过程随着人类数百万年的进化，随时聚焦已经成为人类的本能，随之进化出的防抖技能(学术名称vestibulo-ocular reflex，前庭视反射，vor )让我们看到了中间切换时的画面抖动和模糊。 如果你是笨蛋的话，每秒三次的振动频率都会被尝试)几乎不会让人感觉到，也就是说，我们人类看现实世界的时候，眼睛落入不同的物体或不同的点的时候，焦点和焦距都不同。

也就是说，我们眼睛看到的清晰的世界，在一个时间里，只像明确焦点的二维图表，和现在通用照相机拍摄的照片一样，焦点部分清晰(我们凝视的地方清晰)，背景部分模糊。 。 空之间的整个环境是无数这样的二维画面重叠融合而成的，融合后的画面中按“焦点”包含了特定时刻的各种空之间的新闻和位置关系。 光场是用真实的记录和恢复模拟这个空之间。 正如我们真的处于这个空之间的哪个位置一样，让我们可以从任意的立场看到“无数这样的二维画面重叠融合”的画面。

不太准确的比喻是，如果给你眼前的立体世界加上轴，沿着这个轴切片，你看到的所有画面都会变成这个切片中的某一个。 lytro、next vr、谷歌jump、德国企业raytrix等，他们对比的方向是如何完整地记录这空之间的所有新闻，而幻灯片、阿里 ”

(图3. next vr设备的图像)

比较光场的大致方式主要有三种，即next vr方式、lytro摄像机、谷歌jump等。

微透镜阵列处理方式

照相机阵列方式

口罩和其他孔径解决方案

(图4 .一般照相机的原理)

(图5 .光场照相机的原理)

第一微透镜阵列方式。

通过用细微的微透镜单元记录同位置不同立场的场景图像，在现有的普通成像系统的基础上，通过在现有照相机的一次像面上加入微透镜阵列的简单改造，得到四维光场。 代表企业有adobe企业年爆炸的光场照相机镜头。

(图6. adobe企业光场照相机镜头)

在adobe企业的光场照相机镜头的方式中，类似于昆虫复眼的设计，各个独立镜头在图像分辨率等方面没有以前流传的镜头和特征，而是外接镜头，因此需要解决新的像差等问题。 但是，原始图像一旦通过支持adobe企业的软件分析得到解决，就会得到多层的三维模拟图像。

第二种方法是相机阵列。

代表方案有斯坦福大学marc levoy教授于1996年发表的128摄像头阵列方案、isaksen单摄像头扫描方案、mit 64摄像头阵列方案、卡内基—甜瓜大学的“3d room”方案等。 该方案是根据空之间的摄像机的特定排列来捕获不同的一组图像，然后通过特定的计算方法重建这些场景以获得广场。 该方案得到的图像中包含许多直接的数据新闻，合成孔径图像、宽视角全景图像各有特点，但考虑到128、64摄像头阵列...小编则有密集型恐惧症。

三是口罩和其他开孔解决方案。

这种方案的代表就是veeraraghavan光场照相机等，这种方案都是将照相机的开口部进行比较复制，通过有规律地调整开口部和光强度等来获得一系列的照片。 该照片的频域分布与光场的数据基本一致，由相应的数据解决，可以反算四维光场的新闻。 这个方案实行起来在硬件方面容易实现，但在软件数据转换方面需要比较解决。

但是，随着近年来硬件的低价格化和成熟，光场获取方案中现在有大规模趋势的大型相机阵列和小规模的光场显微镜正在增加。 但是，目前所有光场摄像方案都不能很好地兼顾图像空之间的分辨率和轴向分辨率，这限制了图像空之间的分辨率和轴向分辨率的增加，硬件瓶颈、瓶子

比较如何再现光场，主要方向如下。

计算摄像方向

数字聚焦方向

第一个计算摄影方向是将照相机的光学系统抽象为四维光场的不同轴面数据，然后计算光照射量和光瞳函数等，得到光场整体的数字新闻，通过求解数值积分近似，用基本的数字复原整个光场，从而直接复原这些图像的数字新闻

(图7 .数字聚焦原理图)

第二数字再聚焦方向，小编暂时不被理解，只知道获取再聚焦对象所在的图像平面，计算其接收的光辐射量，通过傅立叶截距定理推理，重构不同焦距下的图像。

但是，无论如何，在获得这些光场的数字新闻后，都需要适当的显示装置。 但是，现在我们能够在光场移动，图像也发生了变化，感觉像是在现实世界中行走一样的效果的设备，还是不成熟的产品，我们期待着vr设备能够尽早处理这些问题吧。

来源：成都新闻网