盡管虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來(lái)越強(qiáng)大，但仍然有一些關(guān)鍵的問(wèn)題會(huì)阻礙開(kāi)發(fā)出真正成功的VR體驗(yàn)。

我們的眼球構(gòu)造復(fù)雜而且工作非常精準(zhǔn)，以確保我們看到的圖像是經(jīng)過(guò)清晰準(zhǔn)確處理的。眼球的工作原理類似于一個(gè)放大鏡，通過(guò)角膜和晶狀體把光線聚焦然后投射到視網(wǎng)膜上。圖像對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)的時(shí)候，單個(gè)像素的所有光線路徑都傳播到視網(wǎng)膜的一個(gè)點(diǎn)上，讓我們能清楚地看到對(duì)象。然而，如果圖像沒(méi)在焦點(diǎn)上，同一像素傳播到眼球的不同部位，從而導(dǎo)致圖像變得模糊不清。

對(duì)準(zhǔn)眼球焦點(diǎn)的光線路徑

偏離眼球焦點(diǎn)的光線路徑

這是目前移動(dòng)VR系統(tǒng)中存在的一個(gè)特定問(wèn)題，因?yàn)槟憧吹降膱D像離眼球的距離都是固定的，即在你的智能手機(jī)屏幕上僅有幾厘米遠(yuǎn)。即使每只眼球看到了差異并告訴我們圖像的深度不一樣，但是圖像仍然保持不變的焦點(diǎn)深度。立體圖像（聚散度）和明顯的焦點(diǎn)深度（調(diào)節(jié)）之間的深度沖突讓我們的大腦很難去調(diào)整。從而可能會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)不適，頭痛和惡心。

對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的影響

為VR創(chuàng)作的最簡(jiǎn)單的視頻內(nèi)容類型是單像，用的是相當(dāng)于一個(gè)360度相機(jī)的設(shè)備。實(shí)際上這種單一的圖像很可能是運(yùn)用多個(gè)攝像頭把整個(gè)視場(chǎng)覆蓋，然后回頭把單獨(dú)的圖像縫合在一起。這種是制作360度視頻最實(shí)惠和最簡(jiǎn)單的方式，但并未提供任何重要的深度信息。一種更復(fù)雜但按理說(shuō)也是更好的方式就是運(yùn)用立體視頻，這種視頻為雙眼分別拍攝一個(gè)360度圖像，帶來(lái)了立體圖像中的深度感知。這種方式更難掌握，因?yàn)闇?zhǔn)確地為每只眼球縫合圖像很復(fù)雜。捕捉足夠的信息，重現(xiàn)焦點(diǎn)深度和立體圖像也同樣復(fù)雜，但是技術(shù)每天都在進(jìn)步。

可以說(shuō)，目前解決這個(gè)問(wèn)題最成功的方式就是有效利用光場(chǎng)顯示器。“光場(chǎng)”是我們用來(lái)描述所有光線在一個(gè)空間區(qū)域內(nèi)傳播的詞匯。理解光場(chǎng)顯示器的一個(gè)簡(jiǎn)便的方法就是想象一個(gè)會(huì)根據(jù)你觀看的方位不同，為你展示不同圖像的常規(guī)顯示器。雖然可能不是很明顯，但光場(chǎng)顯示器讓我們?nèi)フ故居兄煌裹c(diǎn)深度的圖像。與距離觀看者較近的對(duì)象相比，距離較遠(yuǎn)的同一對(duì)象可能會(huì)在顯示器上產(chǎn)生一個(gè)顯著不同的光場(chǎng)。這就需要眼球調(diào)整焦距把對(duì)象看清，消除焦點(diǎn)深度和立體深度之間混淆大腦的矛盾。

微透鏡陣列

創(chuàng)作一個(gè)能改善VR聚焦問(wèn)題的光場(chǎng)顯示器的一種方式就是使用微透鏡陣列，它是有著很多微小突起透鏡包裹的透明薄片。

微透鏡陣列

每個(gè)微透鏡覆蓋著常規(guī)顯示器上的一小部分像素。它們開(kāi)始成為可佩戴式技術(shù)，比如智能手表以及根據(jù)觀看方式不同發(fā)生改變的圖像，有點(diǎn)像你在快餐盒上看到的扁豆?fàn)顖D像的高級(jí)版本。然而，這種微透鏡方式違背了高分辨率，因?yàn)樗行У匕讯鄠€(gè)像素轉(zhuǎn)化成一個(gè)。

微透鏡顯示器

據(jù)報(bào)道，由于太過(guò)復(fù)雜微透鏡陣列目前還制造不出來(lái)，所以我們還得考慮另一個(gè)替代方案。

光場(chǎng)立體鏡

利用立體視效技術(shù)的深度優(yōu)勢(shì)，目前正在研究多層顯示器，把多個(gè)顯示器面板中間用細(xì)微的間隙分成多層。眼球從不同的焦距看到每塊面板，因此只要認(rèn)真地制作呈現(xiàn)在每層上的內(nèi)容，顯示器就能根據(jù)一個(gè)適合的深度成像。在SIGGARPH 2015上，斯坦福大學(xué)的Huang 等人展示了“光場(chǎng)立體鏡”，其中LCD面板是背光的，而且中間有一定空隙一塊接一塊放置在VR頭顯中。它讓我們?cè)诤笃聊簧嫌成浔尘盎蜻h(yuǎn)處的圖像，而前屏幕呈現(xiàn)你所觀看場(chǎng)景的前景圖像。這個(gè)范圍中間的距離可以通過(guò)顯示每部分的圖像描繪出來(lái)。這種接近的光場(chǎng)在顯示器上增加了一些焦點(diǎn)深度，而前景中的對(duì)象進(jìn)一步遮擋住了這些。兩個(gè)2D顯示器的交互與真正的4D光場(chǎng)是不同的，但應(yīng)該也足夠了。然而，因?yàn)闆](méi)有一個(gè)相同分辨率的折中方案來(lái)取代微透鏡方案，所有前方的LCD板充當(dāng)了擴(kuò)散器，因此有些模糊。

Huang等人創(chuàng)作的光場(chǎng)立體鏡

接下來(lái)該做什么？

近幾年和光場(chǎng)顯示器一起，我們已經(jīng)看到了很多光場(chǎng)攝像機(jī)如Lytro的推出，它能夠從不同的相機(jī)孔徑捕捉全4D光場(chǎng)。這些計(jì)算攝像機(jī)讓你獲得能夠重新聚焦或拍攝后改變視角的光場(chǎng)圖像，開(kāi)創(chuàng)了各種創(chuàng)意可能性。這些相機(jī)顯然也比普通的相機(jī)更好，因?yàn)樗麄兺ǔＤ懿蹲降礁喙庠?。下一?60度光場(chǎng)攝像機(jī)會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)，而且能為VR擴(kuò)展光場(chǎng)焦距和獨(dú)立視角屬性。這預(yù)示著在移動(dòng)VR設(shè)備上播放360度光場(chǎng)視頻會(huì)有一個(gè)好的未來(lái)。它讓用戶在VR頭顯中進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，并以自然的深度感知去探索整個(gè)場(chǎng)景。VR中出現(xiàn)的另一個(gè)新興領(lǐng)域是移動(dòng)設(shè)備上的定位跟蹤，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶頭部的實(shí)際物理位置，對(duì)于實(shí)現(xiàn)一種真正沉浸式的體驗(yàn)以及我們?cè)谖磥?lái)會(huì)深入思考的某個(gè)東西來(lái)說(shuō)，是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)。