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今年10月，硅谷AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）公司Magic Leap發(fā)布了一系列“魔法帶回現(xiàn)實(shí)”的概念視頻：籃球場上鯨魚一躍而起寺晌、外星人突襲辦公室打真人CS……雖然大部分視頻并非實(shí)拍demo世吨，而是特技duang duang的概念片，在各大微信號的無腦營銷下呻征，仍然短短幾天就刷爆朋友圈耘婚。然而，很少有人真正看明白陆赋，Magic Leap究竟是如何實(shí)現(xiàn)這些“魔法”的沐祷。
虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)原理
拋開那些大腦植入芯片、黑客帝國style的科幻技術(shù)不談攒岛，當(dāng)前成熟的虛擬 / 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理分為兩類：
1赖临、 把光線射進(jìn)你的視網(wǎng)膜
讓你在看到真實(shí)世界的同時(shí)，也看到虛擬世界的幻影灾锯。Google眼鏡兢榨、微軟Hololens都是這種原理∷骋或者像Oculus一樣吵聪，干脆用個(gè)頭盔把眼睛遮住，讓你看不見真實(shí)世界兼雄，只能沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)之中吟逝。不過，就算騙過眼睛赦肋，身體還是只能感受到真實(shí)世界而非虛擬世界中的加速度變化澎办，這一點(diǎn)Oculus之流也無能為力嘲碱。
2、 還原真實(shí)物體發(fā)出的光線
讓你無法區(qū)分看到的究竟是真實(shí)還是幻象局蚀。例如1956年發(fā)明的全息攝影（Holography）麦锯。然而，為什么60年后我們還在用iPhone指指戳戳琅绅，而不是用iHolo隔空取物呢扶欣？因?yàn)槟壳俺墒斓娜⒓夹g(shù)只能做到把3D影像投射到一個(gè)玻璃盒子里（通常是金字塔形或立方體），設(shè)備的大小必須大于影像的大小千扶，色彩也不夠逼真料祠。這就是為什么至今全息還停留在珠寶展示和博物館科普的層次上——有幾個(gè)宅男買得起金字塔，放家里看黑白版全息女神愛情動(dòng)作片澎羞？
Magic Leap屬于以上哪一種技術(shù)原理呢髓绽？
都不是。
Magic Leap的核心原理是四維光場
光場（Lightfield）的學(xué)術(shù)概念早在1939年就已提出妆绞，用于描述空間中任意點(diǎn)在任意時(shí)間的光線強(qiáng)度顺呕、方向、波長括饶。當(dāng)鯨魚在我面前游過的一瞬間株茶，它皮膚上每一個(gè)細(xì)胞向四面八方發(fā)出的光，疊加起來形成了一個(gè)光場图焰。理論上启盛，只要完整記錄下一條鯨魚的光場，技術(shù)上就可以完全還原這條鯨魚發(fā)出的所有光線技羔。
假如有這樣一個(gè)神奇的設(shè)備僵闯，它不僅可以記錄光場，還能像投影儀一樣藤滥，把光場信息還原成原始光線發(fā)射出來棍厂，那么當(dāng)你的視網(wǎng)膜接收到這些光線時(shí)，就會(huì)認(rèn)為看見了一條真正的鯨魚超陆。 把這個(gè)設(shè)備放在籃球場上牺弹，讓它360度無死角全向發(fā)光，在籃球場上任何角度任何位置的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)那里多了一條鯨魚时呀。甚至你近看遠(yuǎn)看张漂，繞一圈看，也不會(huì)察覺到鯨魚的肉身并不存在谨娜。因?yàn)楹皆埽翱匆姟币粭l鮮嫩多汁的鯨魚和看見這條鯨魚發(fā)出的每一束光線，在光學(xué)上沒有任何區(qū)別趴梢。這就是Magic Leap的物理原理漠畜。
為什么叫四維光場币他？
這里的四維是數(shù)學(xué)概念，和平行宇宙憔狞、高維空間沒有半毛錢關(guān)系蝴悉。描述一個(gè)光場需要7個(gè)維度：3個(gè)三維坐標(biāo)表示空間中點(diǎn)的位置，2個(gè)極坐標(biāo)表示這個(gè)點(diǎn)上通過的光的方向瘾敢，1個(gè)波長表示光的顏色拍冠，還有1個(gè)是時(shí)間t。
其實(shí)簇抵，如果只考慮光場被投射到二維平面（例如視網(wǎng)膜）上的話庆杜，關(guān)鍵的維度只有4個(gè)：2個(gè)是平面上點(diǎn)的坐標(biāo)，2個(gè)是入射光的方向碟摆。
怎樣把鯨魚裝進(jìn)口袋
從基礎(chǔ)理論到做出產(chǎn)品晃财，差距就是突破技術(shù)難點(diǎn)：怎樣采集和還原光場？最經(jīng)（yuan）典（shi）的方法是用相機(jī)陣列典蜕，通過在不同距離上鏡頭變焦断盛，由近及遠(yuǎn)地把空間中每一束光線拍下來。比如下圖的斯坦福相機(jī)陣列（Stanford Multi-Camera Array）：
到了2011年嘉裤，Lytro光場相機(jī)推出郑临，把上面這個(gè)大家伙變成了手持式栖博，雖然清晰度接近馬賽克畫風(fēng)：
Lytro已經(jīng)把實(shí)驗(yàn)室里的龐然大物裝進(jìn)了口袋屑宠，而Magic Leap用了更聰明的方法，短短幾年就把光場投影儀做成了高清無碼可穿戴的AR設(shè)備仇让。
怎么做到的典奉？
輸入實(shí)時(shí)生成，輸出光纖投射
Magic Leap的辦法分為兩步：
1丧叽、不采集真實(shí)影像作為輸入卫玖，而是用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成視頻。
模擬生成的視頻踊淳，可以直接用在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域假瞬，例如懸浮在半空中的操作系統(tǒng)UI、辦公室里玩外星人槍戰(zhàn)迂尝。如此一來就解決了片源問題脱茉，不需要等到好萊塢拍出光場版星球大戰(zhàn)8，才能看上光場電影/電視垄开。
2琴许、不用傳統(tǒng)的顯示屏輸出，而是用光纖投射光場溉躲。
Magic Leap 擁有叫做“光纖投影儀”的專利技術(shù)榜田，通過一根直徑 1 毫米長 9 毫米的光纖投出幾英寸彩色圖像益兄，已經(jīng)可以做到4K超高清分辨率。
既然一根光纖可以發(fā)射一束光線箭券，如果要把鯨魚身上每一束光線都投射出來净捅，就需要N個(gè)光纖組成一個(gè)光場投影儀：光纖陣列。
最妙的是邦鲫，因?yàn)槊恳桓饫w只有頭發(fā)絲粗細(xì)灸叼，一個(gè)用光纖陣列制造的高清投影儀不僅可以輕松裝進(jìn)口袋，還可以戴在腦袋上庆捺！
既能AR眼鏡古今，也可裸眼3D
說完了物理原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，再談一個(gè)消費(fèi)者最關(guān)心的問題：Magic Leap到底比Google Glass滔以、Hololens捉腥、Oculus、3D電視……好在哪里你画？
1抵碟、可大可小
Magic Leap的光場原理，決定了它既可以做成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡在辦公室打真人CS坏匪，也可以做成全息投影儀放在籃球場讓學(xué)生圍成一圈看裸眼3D拟逮。既然“看見”的本質(zhì)就是把一條鯨魚的所有光線投射到你的視網(wǎng)膜上，那么無論是在你的智能眼鏡上用光纖投射這些光适滓，還是在3米外用光場電視投射敦迄，甚至在30米外用大型光場投影儀，都沒有本質(zhì)區(qū)別凭迹。
光場竟然可以融合視網(wǎng)膜和全息兩大類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)罚屋，細(xì)思恐極!
2、不會(huì)暈
無論是看3D電影還是頭戴Oculus嗅绸，雖然把不同光線分別投射到左右眼模擬出3D景深脾猛，卻丟失了光線的方向信息。而4D光場記錄了每一束光線的所有信息鱼鸠，包括位置和方向猛拴，使得看光場和看實(shí)物根本無法區(qū)分。
例如蚀狰，看光場時(shí)愉昆，人眼向遠(yuǎn)處和近處看會(huì)自然對焦，看到的物體有虛實(shí)變化造锅。但傳統(tǒng)的雙目虛擬顯示技術(shù)（如Oculus Rift或Hololens) 中的物體是沒有虛實(shí)的撼唾，使得大腦對于物體遠(yuǎn)近判斷混亂，時(shí)間一長就暈。
換句話說倒谷，如果你看真實(shí)世界不會(huì)暈蛛蒙，看Magic Leap就不可能暈。
3渤愁、不怕強(qiáng)光
AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）的老大難問題是：只能在真實(shí)世界的光影上疊加虛擬圖像牵祟，在外界強(qiáng)光干擾下，虛擬世界就會(huì)暗淡無光抖格。這就是為什么在Hololens等各式AR眼睛宣傳視頻中诺苹，片中人物“恰好”都是在昏暗場景中使用AR。
必須遮住現(xiàn)實(shí)中實(shí)物的光雹拄，在用虛擬3D圖像替代它收奔，才是不怕強(qiáng)光的完美AR。要做到替換實(shí)物滓玖，不僅要可以顯示虛擬的光坪哄，還能顯示“沒有光”，比方說能在強(qiáng)光下顯示一個(gè)純黑的球势篡。
例如翩肌，用一杯虛擬咖啡替換桌上真實(shí)的咖啡，首先要把來自真實(shí)杯子的光刪除或屏蔽禁悠，然后再產(chǎn)生一組光讓它們看起來是從杯子的位置發(fā)射出來的念祭。否則，不論是用多么明亮的3D 增強(qiáng)實(shí)景顯示技術(shù)碍侦，只看見一杯半透明的虛擬咖啡尷尬地覆蓋在真實(shí)咖啡上粱坤。
Magic Leap能做到替換實(shí)物影像嗎？從Magic Leap擁有的另一項(xiàng)專利來看祝钢，貌似真的可以：
Bibliographic data: WO2013077895 (A1) ― 2013-05-30
THREE DIMENSIONAL VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY DISPLAY SYSTEM
A system may comprise a selectively transparent projection device for projecting an image toward an eye of a viewer from a projection device position in space relative to the eye of the viewer, the projection device being capable of assuming a substantially transparent state when no image is projected; an occlusion mask device coupled to the projection device and configured to selectively block light traveling toward the eye from one or more positions opposite of the projection device from the eye of the viewer in an occluding pattern correlated with the image projected by the projection device; and a zone plate diffraction patterning device interposed between the eye of the viewer and the projection device and configured to cause light from the projection device to pass through a diffraction pattern having a selectable geometry as it travels to the eye.
Magic Leap背后的戰(zhàn)略布局
Magic Leap是個(gè)神秘兮兮的公司比规。都融了5億美元的B輪了若厚，CEO從不露臉拦英，產(chǎn)品長什么樣沒人見過，讓中國人民對著幾個(gè)加特技的宣傳片羨慕嫉妒恨测秸。不過疤估，從他們的公司行為來分析，還是能看出大部分端倪霎冯。
1铃拇、Magic Leap的第一個(gè)產(chǎn)品將是頭戴式眼鏡
前面說過，光場投影的原理沈撞，使得AR眼鏡和裸眼3D產(chǎn)品都可以做慷荔。為什么說Magic Leap一定會(huì)先做可穿戴？
技術(shù)上看缠俺，Magic Leap公司成立時(shí)显晶，創(chuàng)始人Abovitz做光纖機(jī)器人醫(yī)療起家贷岸，又報(bào)了好幾個(gè)光纖方面的專利，做穿戴之心路人皆知磷雇。而用于放裸眼3D的大型光場投影儀偿警，很可能技術(shù)和成本控制尚未成熟。
商業(yè)上看唯笙，有了谷歌眼鏡和微軟全息當(dāng)先烈教育市場螟蒸，消費(fèi)者對于AR的接受程度已經(jīng)不斷提高，而大型光場投影儀一般人可消費(fèi)不起崩掘，也不夠?qū)嵱谩?/p>
2七嫌、Magic Leap 會(huì)發(fā)力跟蹤 / 識(shí)別和體感控制
如果Magic Leap真的做成了可大可小、不會(huì)暈苞慢、不怕強(qiáng)光的AR抄瑟，將會(huì)是世界上體驗(yàn)最好的AR，沒有之一枉疼。一旦把用戶的眼睛變成入口皮假，接下來可以玩的就多了去了。例如：
手勢識(shí)別：AR沒有屏幕可以戳戳戳骂维，手勢是最主流的交互UI惹资，甚至還可以加入腦波控制；
物體追蹤：感知真實(shí)世界中人和物的精確位置航闺，才能讓你在一邊走動(dòng)的同時(shí)褪测，把你眼中的一杯虛擬咖啡一動(dòng)不動(dòng)地安在真實(shí)的飯桌上；
三維掃描：將現(xiàn)實(shí)中的一杯咖啡拍成光場潦刃，分享給別的用戶侮措，他的眼前就會(huì)出現(xiàn)和你手中完全相同的一杯咖啡；
人臉/人體識(shí)別：識(shí)別現(xiàn)實(shí)場景中的人乖杠，可以在每個(gè)人頭上顯示名字分扎、電話和顏值；
情感識(shí)別：既然都能夠識(shí)別人臉了胧洒，不如順便識(shí)別下表情吧畏吓！是哭還是笑，眼鏡全知道卫漫。
3菲饼、買不到現(xiàn)成芯片，Magic Leap 要自己動(dòng)手
除了實(shí)時(shí)計(jì)算四維光場列赎、投射高清視頻外宏悦，實(shí)現(xiàn)以上所說的各種黑科技，還要考慮電池續(xù)航能力、用戶腦袋是否會(huì)過熱饼煞，這么強(qiáng)大的芯片地球上并不存在辫塌。不過B輪融資后，有了高通當(dāng)股東撐腰派哲，給了Magic Leap足夠的膽量自己發(fā)明輪子臼氨。
Magic Leap在去年搬入南佛羅里達(dá)州一個(gè)廢棄的摩托羅拉生產(chǎn)區(qū)，計(jì)劃建造2.8萬平方米的工廠芭届，用來生產(chǎn)光子光場芯片(Photonic Lightfield Chip)储矩。
4、Magic Leap充其量是臺(tái)前卒子褂乍，Google才是幕后大BOSS
Google投了5億美元持隧，讓Magic Leap不用顧忌市場和資本，在全封閉狀態(tài)下專心做底層技術(shù)逃片；帶來高通作為戰(zhàn)略投資者屡拨，協(xié)助自主研發(fā)芯片；還讓二號人物褥实、核心產(chǎn)品負(fù)責(zé)人Sundar Pichai 加盟董事會(huì)呀狼；毫無疑問，將來Magic Leap產(chǎn)品開賣损离，搖旗吶喊的也一定是Google哥艇。
給錢、給人僻澎、給技術(shù)貌踏、給市場，Google憑什么無緣無故把一個(gè)初創(chuàng)公司當(dāng)親兒子窟勃？做砸了Glass還要投Magic Leap祖乳，Google為什么偏偏對AR不死心？如果你相信純粹是為了賺錢秉氧，就太小看Google的智商了眷昆。
從前Google的搜索引擎，教會(huì)了人工智能聽說讀寫（自然語言識(shí)別）谬运；而AR將成為人工智能的眼睛和耳朵隙赁，教會(huì)它用人類的視角觀察物理世界垦藏。當(dāng)AI超越人腦的技術(shù)奇點(diǎn)不期而至?xí)r梆暖，人工智能只需要硬件組成的手腳和身體，就能改變世界/取代人類了掂骏。
誰擁有最強(qiáng)的人工智能轰驳，誰就將統(tǒng)治地球——這就是Google從未掩飾的野心。
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