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谷歌耗时五年研发,裸眼3D来了!

2021-05-26 08:53
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3D 电影你看过吗?面对这个问题,很多小伙伴都能给出肯定的回答。扑面而来的景物,强烈的身临其境感,戴上3D 眼镜之后,就好像进入银幕深处。

每次看完 3D 电影,小黑总是回味无穷,同时心里暗想,什么时候 3D 视频也能由普通人制作。不需要复杂的技术,普通人在家就能生产、观看 3D 视频。

▲ 3D 电影

刚开始出现这个念头的时候,小黑告诉自己,这只是一个不切实际的妄想。每一部 3D 视频都需要特殊的摄影机,搭配专业团队拍摄,还要经过大量后期处理工作,才能呈现在人们眼中。然而,谷歌最新发布的技术,直接将小黑的妄想变成现实。

▲ “魔镜”效果

在最近举行的Google I/O大会上,谷歌向观众展示了一款“魔镜”产品 Project Starline。它不需要任何眼镜与头显,就可以与远方的朋友开启 3D 视频通话。不需要复杂的制作,不需要专业的团队,只要坐在谷歌“魔镜”面前,就能看到活灵活现的朋友,立体的影像、真实感强烈的画面,仿佛“对面”的朋友与你只隔着一道玻璃镜面。

那么,这项技术究竟如何实现?小黑带大家一起来看一下。

裸眼 3D 超进化

谷歌“魔镜”产品,说白了就是裸眼 3D 技术的一种。人眼之所以可以识别立体物体,是因为人有两只眼睛。左右眼看到的物体角度不同,综合到大脑中就可以产生立体感。

3D 电影就是从拟真的角度出发,配置两台摄影机,模拟双眼看到的效果拍摄,最后通过 3D 眼镜,让左眼看到左摄像机的视频,右眼看到右摄像机的视频,双眼综合起来大脑就能产生立体感。

所谓裸眼 3D,最基础的版本就是发布两个类似的视频,并行排列在同一个屏幕上,此时想办法隔绝左右眼,使得左眼看左侧视频,右眼看右侧视频,就有机会实现裸眼 3D 效果。

▲ 裸眼3D 观看需要一定技巧

去年,裸眼 3D 在 B 站火过一阵,大体上就利用这一原理。裸眼 3D 视频拍摄起来并不复杂,麻烦的地方在于如何让用户灵活运用双眼去观看它。虽然弹幕上有很多网友运用各种小技巧成功观看到裸眼 3D 视频,可小黑将双眼挤成斗鸡眼,看到的仍然是两个模糊的画面。B 站裸眼 3D,小黑算是无福享受。

▲ B站裸眼3D

裸眼 3D 技术,本质上就是一种欺骗眼睛的技术。B 站与谷歌其实都不是最早的开发者,早在九年前,任天堂 3DS 主机掌机就率先采用了这项技术。与 B 站 up 主采取的方案不同,任天堂裸眼 3D 技术通过光屏障式技术实现。

▲ 3DS

这种技术最大的优势在于成本低,在屏幕上加一道偏振膜即可。不过俗话说便宜没好货,光屏障式技术非常鸡肋,用户视线必须与屏幕保持平行才能看到 3D 效果。玩家上手之后,迅速将这项鸡肋的技术关闭。

▲ 光屏障式技术

继任天堂之后,惠普与亚马逊先后尝试过裸眼 3D 产品,他们企图在笔记本电脑与手机上呈现这项技术,亚马逊甚至还发布了首款搭载裸眼 3D 技术的智能手机 Fire Phone。然而,这些产品无论是软件算法技术还是屏幕技术都不太成熟,在市场上均未能产生多大水花。久而久之,裸眼 3D 逐渐被人们遗忘。

直到最近,谷歌重新拾起这项技术,运用3D呈现、实时视频压缩、空间音频、计算机视觉、机器学习等技术,实现了全新的 3D 光场显示方案。至此,裸眼 3D 实现超进化,一个崭新的时代正在向我们走来。

3D光场,魔幻般体验

谷歌的“魔镜”技术并非偶然,早在五年前就已经开始了相关研究。经过多年的研发,终于通过昂贵的相机、传感器与屏幕来实现深度错觉。B 站裸眼3D 是让用户自己运用双眼来实现自我错觉,任天堂等公司裸眼 3D 通过屏幕技术来实现 3D 效果。

谷歌在此基础上,通过传感器与相机实时捕捉用户动作与眼睛注视部位,通过高精度算法来实现深处错觉。

通过谷歌展示的效果,我们可以看到屏幕中不再是二维画面,而是与真人 1:1 的三位立体显示,通话双方每一个动作、每一个细节甚至每一处阴影都能“如实”展现。这款产品给小黑的直观感觉有点类似于监狱中的隔音玻璃墙。在影视剧中我们经常看到家属探监,隔着一道玻璃与犯人通话,双方可以看到所有的动作,却无法触摸对方。

▲ “魔镜”对话

谷歌“魔镜”的效果,就跟监狱中的玻璃隔墙类似,通话对方仿佛就在眼前,却看不见摸不着。第一次使用“魔镜”的用户,恐怕都会忍不住去触摸“魔镜”中的朋友。

根据谷歌官方介绍,“魔镜”不需要任何眼镜或头显,也不必将视线与屏幕垂直,只要处在一个小格子间中,就能从不同角度看到对面宛如真人般的 3D 实时视频。至于谷歌如何做到,就不得不提十多个高分辨率摄像机和定制深度传感器。

在小小的格子间中,多台摄像机从多个角度捕捉用户的各类信息,形成 3D 模型,从而在系统中构建一个立体画面。然后通过传感器,将捕捉到的模型进一步细化,模拟出真人一般的视频效果。

▲ 建立模型

从捕捉信息到建立模型,这个过程并不复杂,复杂的地方在于不断优化,使其不断贴近真实场景。这其中,自然少不了深度学习算法。谷歌作为阿尔法狗的缔造者,在深度学习方面有极高的造诣。在五年内不断优化算法,终于在今年开发者大会推出魔镜,让广大用户感受这魔幻般的场景。

完成高精度模型只是“魔镜”系统前半部分,后面还要这些模型真实的呈现在用户眼前。这中间,就要用到光场显示系统。

光场显示,其实也不是谷歌的专利,去年10月索尼就发布过一款裸眼 3D 光场显示器,据索尼官方介绍,这款产品配备高速视觉传感器,可追踪人眼的运动甚至在屏幕前走动的位置,以从不同角度优化用户的观看体验。

▲ 柱状棱镜技术

此外,裸眼 3D 光场显示器上采用柱状棱镜法,在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,透镜能以不同的方向投影每个子像素,让双眼可以从不同的角度观看显示屏,从而营造出立体感。

简单来说,柱状棱镜法在一块屏幕上向不同的方向投影不同的图案,从而不需要眼睛拼命斗鸡眼就能看到 3D 图案。高速视觉传感器追踪眼球,配合算法可以呈现不同的内容,保证用户变换姿势后依然可以看到清晰生动的 3D 视频。

索尼发布的光场显示器其实已经可以完美实现裸眼 3D 视频,只不过不能实现实时通话。谷歌“魔镜”的出现,让光场显示器与3D 实时视频相结合,最终呈现出魔幻般的“真人实时通话”场景。对此,小黑不得不说,谷歌黑科技真牛!

▲ 谷歌黑科技

如此完美的产品,小黑恨不得立马体验。可惜,这些昂贵的高科技设备价格不菲,索尼 15.6 英寸的光场显示器售价就高达4999 美元。谷歌“魔镜” 65寸光场显示器,加上十余部高分辨率摄像机与传感器,价格肯定不便宜。据一位消息人士援引内部报告称,这样一套设备售价高达数万美金。如此昂贵的价格,显然不是普通消费者可以承受。想要体验的小伙伴,似乎只能再等上几年了......

图源:pixabay、索尼、谷歌

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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