魔鏡降臨！谷歌耗時(shí)五年研發(fā)黑科技，裸眼3D 宛如真人

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原標(biāo)題：魔鏡降臨！谷歌耗時(shí)五年研發(fā)黑科技，裸眼3D 宛如真人

3D 電影你看過(guò)嗎？面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，很多小伙伴都能給出肯定的回答。撲面而來(lái)的景物，強(qiáng)烈的身臨其境感，戴上3D 眼鏡之后，就好像進(jìn)入銀幕深處。

每次看完 3D 電影，筆者總是回味無(wú)窮，同時(shí)心里暗想，什么時(shí)候 3D 視頻也能由普通人制作。不需要復(fù)雜的技術(shù)，普通人在家就能生產(chǎn)、觀看 3D 視頻。

3D 電影

剛開(kāi)始出現(xiàn)這個(gè)念頭的時(shí)候，筆者告訴自己，這只是一個(gè)不切實(shí)際的妄想。每一部 3D 視頻都需要特殊的攝影機(jī)，搭配專業(yè)團(tuán)隊(duì)拍攝，還要經(jīng)過(guò)大量后期處理工作，才能呈現(xiàn)在人們眼中。然而，谷歌最新發(fā)布的技術(shù)，直接將小黑的妄想變成現(xiàn)實(shí)。

“魔鏡”效果

在最近舉行的Google I/O大會(huì)上，谷歌向觀眾展示了一款“魔鏡”產(chǎn)品 Project Starline。它不需要任何眼鏡與頭顯，就可以與遠(yuǎn)方的朋友開(kāi)啟 3D 視頻通話。不需要復(fù)雜的制作，不需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，只要坐在谷歌“魔鏡”面前，就能看到活靈活現(xiàn)的朋友，立體的影像、真實(shí)感強(qiáng)烈的畫(huà)面，仿佛“對(duì)面”的朋友與你只隔著一道玻璃鏡面。

那么，這項(xiàng)技術(shù)究竟如何實(shí)現(xiàn)？筆者帶大家一起來(lái)看一下。

一、裸眼 3D 超進(jìn)化

谷歌“魔鏡”產(chǎn)品，說(shuō)白了就是裸眼 3D 技術(shù)的一種。人眼之所以可以識(shí)別立體物體，是因?yàn)槿擞袃芍谎劬?。左右眼看到的物體角度不同，綜合到大腦中就可以產(chǎn)生立體感。

3D 電影就是從擬真的角度出發(fā)，配置兩臺(tái)攝影機(jī)，模擬雙眼看到的效果拍攝，最后通過(guò) 3D 眼鏡，讓左眼看到左攝像機(jī)的視頻，右眼看到右攝像機(jī)的視頻，雙眼綜合起來(lái)大腦就能產(chǎn)生立體感。

所謂裸眼 3D，最基礎(chǔ)的版本就是發(fā)布兩個(gè)類似的視頻，并行排列在同一個(gè)屏幕上，此時(shí)想辦法隔絕左右眼，使得左眼看左側(cè)視頻，右眼看右側(cè)視頻，就有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)裸眼 3D 效果。

裸眼3D 觀看需要一定技巧

去年，裸眼 3D 在 B 站火過(guò)一陣，大體上就利用這一原理。裸眼 3D 視頻拍攝起來(lái)并不復(fù)雜，麻煩的地方在于如何讓用戶靈活運(yùn)用雙眼去觀看它。雖然彈幕上有很多網(wǎng)友運(yùn)用各種小技巧成功觀看到裸眼 3D 視頻，可筆者將雙眼擠成斗雞眼，看到的仍然是兩個(gè)模糊的畫(huà)面。B 站裸眼 3D，筆者算是無(wú)福享受。

B站裸眼3D

裸眼 3D 技術(shù)，本質(zhì)上就是一種欺騙眼睛的技術(shù)。B 站與谷歌其實(shí)都不是最早的開(kāi)發(fā)者，早在九年前，任天堂 3DS 主機(jī)掌機(jī)就率先采用了這項(xiàng)技術(shù)。與 B 站 up 主采取的方案不同，任天堂裸眼 3D 技術(shù)通過(guò)光屏障式技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

3DS

這種技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于成本低，在屏幕上加一道偏振膜即可。不過(guò)俗話說(shuō)便宜沒(méi)好貨，光屏障式技術(shù)非常雞肋，用戶視線必須與屏幕保持平行才能看到 3D 效果。玩家上手之后，迅速將這項(xiàng)雞肋的技術(shù)關(guān)閉。

光屏障式技術(shù)

繼任天堂之后，惠普與亞馬遜先后嘗試過(guò)裸眼 3D 產(chǎn)品，他們企圖在筆記本電腦與手機(jī)上呈現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)，亞馬遜甚至還發(fā)布了首款搭載裸眼 3D 技術(shù)的智能手機(jī) Fire Phone。然而，這些產(chǎn)品無(wú)論是軟件算法技術(shù)還是屏幕技術(shù)都不太成熟，在市場(chǎng)上均未能產(chǎn)生多大水花。久而久之，裸眼 3D 逐漸被人們遺忘。

直到最近，谷歌重新拾起這項(xiàng)技術(shù)，運(yùn)用3D呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)視頻壓縮、空間音頻、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全新的 3D 光場(chǎng)顯示方案。至此，裸眼 3D 實(shí)現(xiàn)超進(jìn)化，一個(gè)嶄新的時(shí)代正在向我們走來(lái)。

二、3D光場(chǎng)，魔幻般體驗(yàn)

谷歌的“魔鏡”技術(shù)并非偶然，早在五年前就已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)研究。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，終于通過(guò)昂貴的相機(jī)、傳感器與屏幕來(lái)實(shí)現(xiàn)深度錯(cuò)覺(jué)。B 站裸眼3D 是讓用戶自己運(yùn)用雙眼來(lái)實(shí)現(xiàn)自我錯(cuò)覺(jué)，任天堂等公司裸眼 3D 通過(guò)屏幕技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 3D 效果。

谷歌在此基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感器與相機(jī)實(shí)時(shí)捕捉用戶動(dòng)作與眼睛注視部位，通過(guò)高精度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)深處錯(cuò)覺(jué)。

通過(guò)谷歌展示的效果，我們可以看到屏幕中不再是二維畫(huà)面，而是與真人 1:1 的三位立體顯示，通話雙方每一個(gè)動(dòng)作、每一個(gè)細(xì)節(jié)甚至每一處陰影都能“如實(shí)”展現(xiàn)。這款產(chǎn)品給小黑的直觀感覺(jué)有點(diǎn)類似于監(jiān)獄中的隔音玻璃墻。在影視劇中我們經(jīng)常看到家屬探監(jiān)，隔著一道玻璃與犯人通話，雙方可以看到所有的動(dòng)作，卻無(wú)法觸摸對(duì)方。

“魔鏡”對(duì)話

谷歌“魔鏡”的效果，就跟監(jiān)獄中的玻璃隔墻類似，通話對(duì)方仿佛就在眼前，卻看不見(jiàn)摸不著。第一次使用“魔鏡”的用戶，恐怕都會(huì)忍不住去觸摸“魔鏡”中的朋友。

根據(jù)谷歌官方介紹，“魔鏡”不需要任何眼鏡或頭顯，也不必將視線與屏幕垂直，只要處在一個(gè)小格子間中，就能從不同角度看到對(duì)面宛如真人般的 3D 實(shí)時(shí)視頻。至于谷歌如何做到，就不得不提十多個(gè)高分辨率攝像機(jī)和定制深度傳感器。

在小小的格子間中，多臺(tái)攝像機(jī)從多個(gè)角度捕捉用戶的各類信息，形成 3D 模型，從而在系統(tǒng)中構(gòu)建一個(gè)立體畫(huà)面。然后通過(guò)傳感器，將捕捉到的模型進(jìn)一步細(xì)化，模擬出真人一般的視頻效果。

建立模型

從捕捉信息到建立模型，這個(gè)過(guò)程并不復(fù)雜，復(fù)雜的地方在于不斷優(yōu)化，使其不斷貼近真實(shí)場(chǎng)景。這其中，自然少不了深度學(xué)習(xí)算法。谷歌作為阿爾法狗的締造者，在深度學(xué)習(xí)方面有極高的造詣。在五年內(nèi)不斷優(yōu)化算法，終于在今年開(kāi)發(fā)者大會(huì)推出魔鏡，讓廣大用戶感受這魔幻般的場(chǎng)景。

完成高精度模型只是“魔鏡”系統(tǒng)前半部分，后面還要這些模型真實(shí)的呈現(xiàn)在用戶眼前。這中間，就要用到光場(chǎng)顯示系統(tǒng)。

光場(chǎng)顯示，其實(shí)也不是谷歌的專利，去年10月索尼就發(fā)布過(guò)一款裸眼 3D 光場(chǎng)顯示器，據(jù)索尼官方介紹，這款產(chǎn)品配備高速視覺(jué)傳感器，可追蹤人眼的運(yùn)動(dòng)甚至在屏幕前走動(dòng)的位置，以從不同角度優(yōu)化用戶的觀看體驗(yàn)。

柱狀棱鏡技術(shù)

此外，裸眼 3D 光場(chǎng)顯示器上采用柱狀棱鏡法，在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，透鏡能以不同的方向投影每個(gè)子像素，讓雙眼可以從不同的角度觀看顯示屏，從而營(yíng)造出立體感。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，柱狀棱鏡法在一塊屏幕上向不同的方向投影不同的圖案，從而不需要眼睛拼命斗雞眼就能看到 3D 圖案。高速視覺(jué)傳感器追蹤眼球，配合算法可以呈現(xiàn)不同的內(nèi)容，保證用戶變換姿勢(shì)后依然可以看到清晰生動(dòng)的 3D 視頻。

索尼發(fā)布的光場(chǎng)顯示器其實(shí)已經(jīng)可以完美實(shí)現(xiàn)裸眼 3D 視頻，只不過(guò)不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通話。谷歌“魔鏡”的出現(xiàn)，讓光場(chǎng)顯示器與3D 實(shí)時(shí)視頻相結(jié)合，最終呈現(xiàn)出魔幻般的“真人實(shí)時(shí)通話”場(chǎng)景。對(duì)此，小黑不得不說(shuō)，谷歌黑科技真牛！

谷歌黑科技

如此完美的產(chǎn)品，筆者恨不得立馬體驗(yàn)。可惜，這些昂貴的高科技設(shè)備價(jià)格不菲，索尼 15.6 英寸的光場(chǎng)顯示器售價(jià)就高達(dá)4999 美元。谷歌“魔鏡” 65寸光場(chǎng)顯示器，加上十余部高分辨率攝像機(jī)與傳感器，價(jià)格肯定不便宜。據(jù)一位消息人士援引內(nèi)部報(bào)告稱，這樣一套設(shè)備售價(jià)高達(dá)數(shù)萬(wàn)美金。如此昂貴的價(jià)格，顯然不是普通消費(fèi)者可以承受。想要體驗(yàn)的小伙伴，似乎只能再等上幾年了......

來(lái)源：我的極刻

編輯：IPRdaily王穎          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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