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光场技术能否解决虚拟现实大难题?

Aaron Tilley?? 2015年08月14日 ?? 收藏0
虚拟现实技术的真正目标是实现像真实生活一样的逼真感。完美的产品仍在探索中,虚拟现实之路将是一段充满惊喜的旅程。尽管市场上存在着相当数量的前景诱人的设备,但我们所要做的工作还有很多。

尽管虚拟现实技术尚未成为主流,但市场上存在着相当数量前景诱人的设备,而我们所需要做的工作也还有很多。

斯坦福大学和英伟达公司(Nvidia)的研究人员正在研究一种虚拟现实原型产品,该技术能利用光场技术(light field technology)——描述通过空间中每一个点和每一个方向的光的量的技术——来分别模拟人的两只眼睛根据距离远近进行聚焦的方式。

图1 系统的总体框图

一般来说,虚拟现实头戴式设备通过一种“立体感”技术来实现虚拟的三维立体图像效果,这种技术将两幅角度略微不同的图像呈现在你的眼前。不过,这些图像都是平面的,会让用户的眼睛因紧张而疲劳。

“我们感知自然世界的方式要比‘立体感’复杂得多,”斯坦福大学电气工程助理教授高登?维兹斯坦(Gordon Wetzstein)在一次采访中表示,“人类的眼睛能根据不同的距离进行聚焦,即便只有一只眼睛也能看到三维立体图像,靠的就是让那只眼睛聚焦。”

斯坦福和英伟达合作研究的原型设备旨在为单只眼睛创造一种纵深感,并结合向每只眼睛展示角度略微不同的图片的立体感技术。这一原型设备采用两块相互堆叠的透明LCD屏幕,以此创造出光场效应。通过堆叠的LCD屏幕,我们的两只眼睛都将分别看到由25幅图像所组成的复合画面,从而获得纵深感。这有点像在你的两只眼睛前各自都放置一幅全息图像。

图1 系统的总体框图

这一技术能使用户在虚拟世界中四处环顾,并获得带有纵深感的视野。

这一虚拟现实原型设备需搭配装载英伟达Maxwell显卡的台式电脑使用。头戴式设备中用于对所有图像进行计算的算法则基于英伟达CUDA编程语言。

行事神秘的初创企业Magic Leap——该公司正在打造一款增强现实头戴式设备,而非虚拟现实设备——也宣布说,其已采用某种光场技术来再现栩栩如生的数字化物体,不过该公司并未向外界透露是以何种方式做到这一点。

创造带有纵深感的视觉效果并不是虚拟现实设备所面临的唯一挑战。头戴式设备还必须拥有极高的分辨率,并尽可能地减少用户在移动头部和在设备中看到图像这两个步骤之间的延时。维兹斯坦的原型设备大部分采用的是现成的硬件,还无法实现非常高的分辨率和低延时。而手握Facebook几十亿美元资金的Oculus Rift则向公众展示了其第三代产品头戴式设备,据报道称该设备已经解决了与分辨率和延时相关的这些问题。

维兹斯坦自2010年起就开始研究光场显示技术,不过,在去年加盟斯坦福之后,他才开始研究这一原型设备。下周,他将在SIGGRAPH 2015(Special Interest Group for Computer GRAPHICS,计算机图形图像特别兴趣小组)新兴技术大会上展示论文和原型产品。即将展示的是第三代产品。“就eBay上买到的现成元配件和3D打印部件来说,这款产品已经足够好了。”维兹斯坦如是表示。

译 Lily? 校 李其奇

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虚拟现实技术? 头戴式设备?

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