一家名為MagicLeap的公司至今沒有推出一樣像樣的產品，但阿里、谷歌、高通等巨頭卻為它投資了十幾億美元，估值高達45億美元。究竟是什么吸引了巨頭的慷慨解囊，外界紛紛看好？答案只有簡單的2個字：光場。
光場解決虛擬現實困境
MagicLeap成立于2011年，在2014年10月谷歌牽頭對它進行了5.42億美元投資后名聲大振，在此之前大部分人甚至都沒聽過這家公司。2016年2月MagicLeap又完成了C輪融資，金額7.94億美元，由阿里巴巴領投，谷歌與高通風投公司參投，FidelityInvestments、JP摩根、摩根斯坦利、TRowePrice也投入了部分資金。
完成這輪融資后，MagicLeap的估值已達45億美元。拿到大筆的錢后的MagicLeap依然顯得很神秘，很少接受媒體采訪，沒發(fā)布過、甚至沒演示過任何產品，唯一做得只是展示了幾個DEMO視頻而已，但大家對它的期待仍然很高。不久前MagicLeap創(chuàng)始人羅尼·阿博維茨首次向外透露，MagicLeap至今已經花了10億美元開發(fā)原型設備，并正投資1.5億美元在佛羅里達建造生產線，最快會在未來18個月推出產品。
MagicLeap的產品與當前市面上的虛擬現實產品最大的不同就是采用了光場技術，MagicLeap官方的說法是“數字光場顯示(DynamicDigitizedLightfieldSignal)技術”。其能呈現比OculusRift更具現實感的3D體驗，可將虛擬圖像直接用光場的形式投射在人的視網膜上，而用戶除了能看到虛擬圖像，還能感知其位置，這種體驗如同建立在真實世界之上，且不會產生任何不適感。這正好解決了目前虛擬現實所面臨的一些問題。
眾所周知，傳統(tǒng)的虛擬現實顯示技術是通過雙目視差的方法來產生3D景深效果，這會造成成像不逼真，無法實現看遠處景物清晰則近景模糊、看近景清晰則遠景模糊這一效果，不符合自然人眼接收圖像的規(guī)律。長時間佩戴這種技術的VR設備，沉浸感不足，會導致大腦產生混亂，從而產生疲勞眩暈等感覺，一些人甚至會出現惡心、嘔吐等不適癥狀。如果按照現有的虛擬實現成像原理這些問題是無法得到很好解決的，這也是造成2016年虛擬現實先火后冷的主要原因之一。
MagicLeap創(chuàng)始人羅尼·阿博維茨
但隨著光場技術的發(fā)展，虛擬現實面臨的技術困境有望得到解決。這種技術可讓使用者實現接近真實的立體視覺，讓眼睛能以更舒適情況體驗高清晰度、大視場角的虛擬實境呈現效果，避免了用戶在佩戴過程中產生頭暈、嘔吐等不適的情況，給虛擬現實用戶帶來更好的體驗效果。
什么是光場
那么到底什么是光場呢？所謂光場，就是指光在每一個方向通過每一個點的光量，自由空間中某一點沿著一定方向的光線輻射度值，該空間所有的有向光線集就構成了光場數據庫。簡單點說，光場就是指定空間內所有光線信息的總和，包括顏色、光線亮度、光線的方向、光線距離等等。光場技術除了可以像普通屏幕那樣顯示基本的圖像信息外，還能顯示景深信息，因此可以避免視覺系統(tǒng)的失衡和暈動癥的產生。通過光場顯示技術，人們可以真正感受到畫面物體間的相對距離，比如看遠處的物體時，近處的物體會因為眼球失焦而模糊，看近物時，遠景也會被虛化，從而更接近真實的觀看體驗。
光場并不是MagicLeap造出來的新概念，其早在上世紀80年代就已經開始受到一些科研機構的關注，并展開了持續(xù)的研究。但由于光場技術涉及多個交叉學科，技術難度高，因此發(fā)展并不快。光場相機應該算是近年來光場技術最商品化的應用了，其中最為知名的光場相機廠商為Lytro。
光場相機廠商轉型
Lytro是一家位于硅谷的科技公司，2006年創(chuàng)立，它的核心業(yè)務就是銷售光場相機。利用光場技術原理，Lytro推出的光場相機能夠完整地記錄光場信息，拍照后可以任意地調整照片焦點，實現“先拍照后對焦”的效果。與普通數碼相機相比，光場相機拍照的時候只需要考慮構圖即可，不需要對焦，無論拍的照片模糊與否，只要在相機的焦距范圍內，對焦點可以在拍完之后隨意選擇，因為相機在拍照的時候就把焦距范圍內所有光學信息都記錄在內了。
此外，由于采用與數碼不同的成像技術，光場相機沒有數碼相機上復雜的聚焦系統(tǒng)，整體體積較小，操作也比較簡單；同時由于不用選擇對焦，拍攝的速度也更快。但光場相機也有不足，就是由于紀錄了太多信息，照片的容量比較大。2011年6月，Lytro在獲得5000萬美元投資后推出了第一款光場相機，然而照片的質量不佳，受到了用戶和媒體的批評。2014年7月，Lytro又推出了第二代產品LytroIllum。
Lytro的光場相機
針對前代產品出現的畫質問題，LytroIllum采用4000萬像素鏡頭和f/2.0大光圈來提升照片質量，同時還配備大量實體按鍵來改善相機的易用性。然而問題依舊沒有得到很好解決，因為LytroIllum實際拍照時的有效像素有限，導致照片畫質提升不高，實際效果甚至不如高端智能手機。更嚴重的是，LytroIllum還暴露出新的問題，由于配備了高像素、大尺寸鏡頭，成像速度非常緩慢。
而此時，相機市場已經開始不斷萎縮，智能手機取代數碼相機成為超級終端的趨勢十分明顯。其他曾經涉足光場相機的廠商要不已銷聲匿跡，要不已放棄轉做其他項目，備受產品市場不佳和成本控制等問題的Lytro也開始尋求轉型。
當時市場對虛擬現實正在產生興趣，但視覺上的不適感一直沒有找到合適的解決辦法。對此斯坦福大學進行了研究，他們認為光場技術或許可以改善虛擬現實設備的這個缺陷，不久后其公開了一臺原型機，稱該設備通過一種創(chuàng)新型疊加顯示來獲得自然光場，從而可有效降低VR暈動癥的影響。
Lytro的光場VR攝像設備Lytro Im m erge
受此啟發(fā)，Lytro決定試水虛擬現實，2015年11月發(fā)布了名為LytroImmerge的VR攝像設備。LytroImmerge外觀看起來像一個安裝在三腳架上的沙灘球，這一設備中包含數百個微小鏡頭和圖像傳感器，可以捕捉和記錄周圍的影像。但與其他VR設備不一樣的是，除了記錄色彩和光線強度，LytroImmerge還會記錄光線的行進方向，這就是Lytro賴以成名的光場技術，這一技術能幫助VR開發(fā)者記錄諸如景深、光線方向等更多信息，也能夠構建更逼真的效果。
LytroImmerge不僅可以讓VR場景變得更加清晰和立體感，用戶還可以在這個VR場景中走動，雖然這個由LytroImmerge創(chuàng)造的能四處行走的VR空間大概只有一個立方米左右，但這樣的行走效果過去一般只能通過電腦生成素材，且場景的逼真程度很有限。Lytro希望能夠創(chuàng)建一個端到端的VR系統(tǒng)：它包含一個光場技術的攝像頭陣列、專用的服務器和編輯工具、存儲在云端的流信息、以及為已經購買了各種頭盔的終端用戶使用的APP。
斯坦福大學光場眼鏡原理圖
蓄勢啟動
光場技術對于目前稍顯疲軟的虛擬現實可謂是利好，對于光場技術本身來說，也終于找到了用武之地。如今國外不少公司，如MagicLeap、Lytro、NextVR、OTOY、MicroVision等都在積極推進光場技術的發(fā)展進程，而國內公司在此方面也毫不放松，緊緊相隨，這其中包括蟻視科技，光場視覺公司等。
據推測，MagicLeap投資1.5億美元建立的生產線最先推出的可能是頭戴式光場顯示器，但最終產品應該是一副眼鏡。當戴上設備后，它會阻擋視野，硬件直接將圖像投射到視網膜。在半透明的眼鏡內有一套光學系統(tǒng)，圖像通過光學系統(tǒng)投射。產品不會傷害眼球，當觀看時，產品不會強迫用戶盯住屏幕，而是像平時觀察世界一樣觀看。硬件持續(xù)收集信息，掃描房間中的物件，傾聽聲音，追蹤眼球動作，觀察手部移動。最終虛擬環(huán)境中的對象可以理解環(huán)境，可以與真實世界互動。
NextVR目前已經開發(fā)出了光場攝像技術，配備了光場技術的鏡頭，可以同時捕捉到整個背景的光場，拍攝的圖像可以隨意改變焦點，移動視角，相當于捕捉了某個瞬間的全部影像。而這意味著，當我們在這種鏡頭拍攝的影片中移動時，圖像也會隨之變化，感受起來就像在一個真實的世界中行走。這大大提高了虛擬現實的浸入體驗，并且不管在哪個角度，這種體驗都不會失真。
OTOY是一家專注于光場數據渲染與壓縮的公司。由于VR畫面需要后期進行大量圖形渲染，而光場技術恰好可以將真實拍攝和虛擬構造的3D信息進行數字化保存，因此可以通過后期處理，讓VR電影和VR游戲達到最逼真的效果。不過想得到優(yōu)秀的渲染畫面，同樣要付出代價，撇開光場設備的價格不說，光是拍攝文件的大小已經讓現在的網絡帶寬吃不消了。龐大數據量導致存儲和傳輸出現困難，不利于光場技術的有效普及。不過OTOY公司宣稱，通過他們的復雜算法壓縮后，僅僅需要1.5Mb/s的速度就可以對單個演員的光場信息進行傳輸，就連智能手機也完全能勝任這項艱巨的任務。
國內方面，蟻視科技早在2012年就光場相關技術申請了國際專利。蟻視科技的創(chuàng)始人覃政表示：光場顯示技術，通俗一點說就是它能同時呈現多個顯示平面。目前蟻視的光場顯示技術已經能同時顯示10個平面，因而能夠顯示出具有連續(xù)體積感的實體，在空氣中產生全息的效果。蟻視的光場眼鏡，有一個明確的要點，就是圖像的顯示效果一定要真實逼真。透過眼鏡看到的虛擬場景和真實場景，都是由計算機處理過的，因此看起來效果是一樣的。而傳統(tǒng)的增強現實或透過式顯示技術，顯示出來的虛擬圖像，一般都是半透明地浮在空中的，而且亮度極高。利用蟻視的光場顯示技術，就有可能顯示出亮度跟自然物體一樣的虛擬物體，因而真正能做到分不清真實和虛擬。
前不久，光場視覺公司剛剛發(fā)布了光場眼鏡這一品牌logo，不過產品并未亮相。光場視覺CTO王一中表示這款產品目前還在進行最后的完善中，預計明年春節(jié)后將會推出開發(fā)者版本。這款光場眼鏡能夠達到視網膜級清晰度、無色散、不失真、最高可達150°+的全視野VR沉浸感和AR真實感，同時可實現VR/AR模式切換，即是VR又是AR，重量方面最低可以做到80克左右，可適合長時間佩戴。
商業(yè)化尚需時日
雖然目前各個光場技術廠商都摩拳擦掌，不少投資者也紛紛下注投入，但要實現光場技術在虛擬現實的商品化、產品的規(guī)模化仍存在一些困難。原因在于：首先，光場數據量太大，數據存儲和傳輸都將面臨問題，現有的網絡帶寬還無法實現流暢的光場內容分享。好在已有一些廠商如OTOY等正在研發(fā)壓縮光場技術，試圖降低數據存儲量，但實際效果還有待考證；其次，光場顯示的計算量也是是傳統(tǒng)2D影像的好幾倍，現有的移動端通用處理器難以負擔如此大的計算量，現階段的光場處理仍然依賴電腦，小型化便攜性實現困難，除非設備體積和光場顯示效果之間尋找平衡點，才能在短時間內實現小型化；第三，除了光場效果影像需要大量硬件資源來進行渲染，堆棧式的屏幕也需要更高的分辨率和更強的背光。這就是為什么MagicLeap花了十億美元至今仍推不出一個成形產品，Lytro在2015年11月就發(fā)布了VR光場攝影機Immerge，但等了接近一年后的2016年9月才展示了Immerge拍攝的第一支樣片的根本原因。然而即使如此，大家仍然對光場技術充滿期待，因為它不僅對于VR虛擬現實，對于AR增強現實、MR混合現實的發(fā)展同樣意義重大，雖然商業(yè)化還面臨困難，但仍然值得等待和投入。相信過不了幾年，光場必將擔當大任。