文字 | 刘禹 美编 | 毛毛
有人说，2016年是虚拟现实“元年”，但事实上，从这个风口吹出来的风，并没有掀起多大的风浪。
前不久，在嘉兴召开的2017国际VR/AR技术与产业大会上，上海科技大学虞晶怡教授利用虚拟现实领域的一项全新技术——光场技术，将同会的外籍嘉宾栩栩如生地展现在手机上，引起了全场热议。
2015年，虞晶怡从待了10年的美国回到国内，任职上海科技大学，同时也将光场技术带了回来。去年，凭借这一技术优势，虞晶怡创办了叠境数字科技（上海）有限公司。
虞晶怡说，光场技术模拟人眼，是介于建模和计算机渲染之间的技术。在光场技术构建的场景里，用户可以走动，从不同的角度和距离观察事物。最重要的是，光场技术还能再现物体的光泽和材质。因其真实性远超国内主流技术，虞晶怡认为这是目前还原物体真实性唯一的方法。
虞晶怡笃定地说：“光场技术将成为VR/AR行业的投资焦点。”
“严格来说，国内VR领域的企业缺乏核心技术。”谈及技术，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，叫做QuickTimeVR。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。”虞晶怡解释说，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西一样，就会形成动态的视野，这就是人眼的3D识别。然而，360度环拍技术无法实现这一功能。
早在 1995 年，苹果就发布了一款主要拍摄360度图片的QuickTime VR相机。虞晶怡也于1999年创业试图将QuickTime VR相机的技术运用到旅游上，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。虞晶怡认为这个问题到今天依然存在。
同样，软件建模技术虽然更加高端，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VR看房，都是采用三维建模实现的——需要先建模、贴“皮肤”以及大量的人工，而且不可能做到非常精细，导致最后的效果相当粗糙。电影《爵迹》里饱受诟病的“面瘫脸”就是一个活生生的例子。特别是像唐三彩这样的物品，其表面有一层特殊的釉质，使得其表面光泽很难用传统计算机图像渲染技术做出来。
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。
人眼之所以能够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。
叠境科技用广角摄像头模拟人眼，只不过不是两个摄像头，而是由至少上百个摄像头组成的相机矩阵。典型的中型场景光场拍摄方案，是由140个相机（包括80个静态相机和60个动态相机）组成的对内环拍摄影系统，可以从任意角度对物体进行拍摄。
拿一堆相机拍摄的时候，一个最大的问题就是遮挡。因为遮挡，哪怕140个相机对一个人物进行环拍，也不足以呈现人物的全部。“同样，人的眼睛不光有几何，还能看到材质。这些材质信息是超越几何的。”人之所以能够判断材质，原理还是光场。当转动脑袋和双眼的时候，物体上面的光发生了变化，光的信息蕴含了材质的信息。
如何解决这些问题？叠境科技的方案是为“眼睛”配备一个“大脑”。借助计算机视觉和深度学习，把每一帧的时空信息集合在一起，就可以产生非常好的3D重现效果。同样借助深度学习，模仿人类判断材质的学习方式，大量采样，经算法处理呈现出材质特征。
另一方面，叠境科技多摄像头的数据采集方式也带来了海量的数据。如何才能以最快的速度处理完这些海量数据，便成了相机矩阵光场技术最大的技术门槛。据虞晶怡透露，叠境科技研发的光场数据压缩技术，已经可以将1.5G的数据压缩到30M左右。
仅一年时间，叠境科技就建立了一整套以光场采集、捕捉、显示为核心的VR/AR解决方案，可制作物体和动态人物的360度3D光场采集、建模和渲染以及光场VR/AR内容生成，向内环视和向外环视360度3D视频直播。将全球最顶尖的光场技术引入到虚拟现实领域，很大程度上解决了虚拟现实体验差的问题，给虚拟现实行业带来了巨大的变革。
“底层硬件是一样的，但算法上的差异才是真正决定最终呈现效果的关键。”虞晶怡强调，实时渲染算法是其最核心的技术之一。叠境科技利用特殊的光场渲染算法，重现不同视角观看物体的真实效果，真正实现“所见即所得”。
应用方面，叠境科技的光场技术首先可以用于三维建模。相比传统的建模方案，叠境科技采集了真实物体的光线信息，所建立的三维模型更加真实。目前，该技术已经在上海博物馆、淘宝“buy+”计划等案例中得以应用。
据虞晶怡介绍，针对不同的应用场景，光场技术将有不同的应用方式。一种是小型光场：针对具体物件，可以更加完整全面地展现实物，给用户更直观的体验，在电商领域将有巨大应用与突破。在去年淘宝“双十一”发布会上，叠境科技展示了用光场重建的唐三彩。面对材质复杂的模型，光场技术不但实现了捕捉不同视角观看物件产生的光影效果，真实再现了唐三彩的质感，还用压缩与渲染的方法完美植入到淘宝卖家平台。亚马逊看到这一应用后，也开始积极发展这项技术。虞晶怡透露，几个月后，用户将可在手机端看到自己的光场渲染器。
在人物拍摄为主的中型光场中，光场技术可以快速复现动态人物，一台电脑几分钟就可以完成全过程，实现近乎实时的人物复现，未来将会在娱乐、电影特效、体育训练等方面大展手脚。
大型光场拍摄针对环境，可直接应用于房地产行业虚拟看房等场景。利用光场技术进行拍摄，可以更加真实地复现场景，并且允许用户走动，从不同的视角和距离进行观察，不久这项功能也会在手机上出现。
虞晶怡称，目前国内真正具备光场核心技术的企业仅叠境科技一家，国外也仅有3-5家，除亚马逊、谷歌外都是初创企业。作为国内光场技术产业化的先行者，叠境科技能否引领虚拟现实行业走向又一个春天？值得期待。
