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Magic Leap 和微軟的 HoloLens 相比有哪些異同點?

2015-10-28數位

這個回答將潛入淺出的談一下光場渲染,從而讓讀者自己能夠分析或意識到magic leap 與hololens的異同。我盡量不用數學公式,我將談以下幾個部份:

1. 什麽是光場渲染,光場的采集及利用.

2. 從五維光場到四維光場。

3. magic leap 能做什麽,限制又在哪? 反過來hololens呢?


1. 光場渲染,是一種基於影像的渲染方法。 為了便於理解,想象一個靜態的室內場景


如果我在這個靜態場景內的某一個位置,放置一個相機,拍下一張照片,那麽無疑,這張照片是最真實的。

好我們現在進一步:

我們如上圖所示,在一直線上不同的位置都擺上相機拍下照片,並把照片儲存下來,然後對於一個觀察者,如果我們知道他是站在某個位置的,咱們就用演算法快速的把那個位置的照片調出來播放給他,那麽等於說,他即時地看到了照片級真實的渲染。 盡管此時位置和角度還是受限的。

好現在我們更進一步: 我們假設可以把相機做得無窮小,並且一個相機能夠下360度球面上入射的光照, 那麽,我們把相機放在場景裏的某一個位置拍攝可以得到這樣一張圖:


此時,我們做如下的一件事情:

我們在場景裏遍歷所有可能的位置,擺放相機並拍攝球形畫面,然後等我們知道一個觀察者站在某個位置時又知道他在往哪裏看時,就把對應的球光照索引出來並反投影到他眼睛裏,就等於是他見到了在此點處的照片級真實影像!

而這個我們之前拍攝並儲存下來的數據,就是所謂的五維光場函式.

xyz 是視點座標,theta phi則是球座標上的索引.

可想而知,儲存這樣的五維光場,數據量是十分巨大的。

2.從五維光場到四維光場:

接下來,我們對問題作一些簡化:

首先,我們假設空氣的透明度很高,於是沿著一個光線方向的照明是不會變的。

其次,我們假設物體有一個凸包,觀察點永遠不會進入到凸包內。如下圖


那麽此時某個遠處的觀察點所看到的照明度的值 是可以由這個外接盒表面的交點 u v s t 唯一確定的. 因為不同位置過來的視線實則只與這個盒子的某兩面有交點 如果我們透過預計算並存下這堆數據,我們實則把五維函式壓到了四維,大大的縮減了儲存空間!

事實是: 我們可以用十分昂貴的光照演算法來預計算以及儲存這些光場資訊,然後在之後的觀察渲染環節,人們就能看到 照片級別真實的 數位場景!

可以想象,magic leap視訊中所使用的凸包.

所以到此為止,我們知道了,采用光場渲染,它的難度根本不在於影像是否是透過復雜的離線渲染來生成的,而是如何最大程度地壓縮四維光場以及如何最快速度地從已有的光場數據裏提取及合成出使用者所要看到的畫面.

到了這裏,我們也就不難領略到hololens和magic leap的異同了:

首先 他們都需要能夠捕捉出視點位置的功能.

然後 hololens的目的是互動式地使用者可以「進入」的,但是「視覺效果並不真實」的虛擬環境。

而正如你們可以推斷,magic leap生成出來的,是「電影級別真實的」 但使用者並不可隨意進出(凸包限制,在凸包外可以自由移動以及變換觀察視角),也不能隨意人機互動的(光場是預計算好的) 一種新型的高端大氣的「顯示裝置」 比如可以用它來播放一長段預計算好的電影 好處是你能換著視角看