文 | 青崖白鹿

（VRPinea2023年4月17日讯）在日前举行的2023华为智能汽车解决方案发布会上，华为发布HUAWEI xScene光场屏，这同时也是全球首款车载光场屏。据悉，该产品可以实现3米远距成像，搭配40英寸超大画幅与90PPD超视网膜分辨率，能够营造私人影院般的车载沉浸体验。

HUAWEI xScene光场屏号称颠覆传统车载娱乐系统的底气，在于它所使用的光场显示技术。当然了，与真正意义上的光场显示相比，HUAWEI xScene还有很多不足。它只是具备了部分光场显示技术属性而已，进一步来说，其3米远距成像带来的景深效果，就是光场显示技术的一种不完全展现。那么，真正的光场显示技术应该是怎样的呢？且看小P慢慢道来。

（HUAWEI xScene光场屏）

借用浙江大学光电工程研究所李海峰副所长的话来讲，“人眼能看见世界中的物体是因为人眼接收了物体发出的光线，而光场就是三维世界中光线集合的完备表示。”人眼在三维世界中，处于不同位置进行观察所看到的景象不同。光场显示技术能够在一定程度上完整再现人眼视觉中的现实世界存在，重现一个真实的三维世界。

众所周知，“五感”是人类直接感知世界的途径，而在视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉这五大感知途径中，视觉感知就占据了70%—80%的信息来源，基于此，约有50%的人脑功能用于对视觉感知所得信息的处理。简单来说，一个人认知外界事物、进行日常行动的大部分活动都依靠视觉感知信息。然而，传统的图像采集和显示技术，只能记录光线所经过的位置信息，会丢失与场景深度、目标几何形态、场景遮挡关系等多个维度的光线信息，使得三维世界的呈现被迫二维化。

（光场成像原理示意图）

“Light Field”这一术语最早出现在Alexander Gershun于1936年在莫斯科发表的一篇论文中，后来由美国MIT（麻省理工学院）的Parry Moon和Gregory Timoshenko在1939年翻译为英文。学术界普遍认为Parry Moon在1981年提出的“Photic Field”才是当前学术界所研究的“光场”。

光场是空间中光线集合的完备表示，采集并显示光场就能在视觉上重现真实世界。全光函数（Plenoptic Function）包含7个维度，是表示光场的数学模型。用（x，y，z）表示人眼在三维空间中的位置坐标。光线可以从不同的角度进入人眼，用（θ，Φ）表示进入人眼光线的水平夹角和垂直夹角。每条光线具有不同的颜色和亮度，可以用光线的波长（λ）来统一表示。进入人眼的光线随着时间（t）的推移会发生变化。

（7D全光函数示意图）

用简单一点的话来说，光场技术就是把人眼看到的光线空间采集下来，再将光线进行重组。进而在虚拟空间中，模拟人眼基于距离对物体聚焦、移动的效果，重现三维世界。相机制造厂商Lytro发布的光场相机就是光场技术的一种典型应用。与传统相机不同的是，光场相机拍摄一次，就可以捕捉到一幅图片的整个光场，而不仅仅捕捉到一片光线。这种相机的工作原理是在利用镜头拍摄图片的同时捕捉到整个背景光场，使得用户可以在所得照片上随意改变焦点，移动视角。

（Lytro光场相机）

除了上文提到的HUAWEI xScene光场屏之外，光场技术的实际产品应用也是早已百花齐放。毕竟，作为最有可能性的下一代视觉显示技术，国内外大厂肯定都要进行布局和技术储备，区别只在于投入精力大小而已。

2013年，NVIDIA（英伟达）就曾展出过自研的3D立体显示头戴光场显示器的初步原型成果，近眼光场显示器（Near-Eye Light Field Displays）。该产品通过“即时运算光场光迹追踪”运算，可以将影像分解成数十组不同视角的阵列，再通过微透镜阵列重现影像的光场，让用户的眼睛能够如同真实世界般，自然地移动视线与聚焦在不同远近的景物上。

（近眼光场显示器效果示意图）

Google推出《Welcome to Light Field》应用，声称是“谷歌用于推动下一代VR内容的新兴技术”的展示；阿里巴巴融资多家光场内容技术商，从Magic Leap到叠境数字；索尼在CES 2020上发布两种光场相关技术，3D Spatial Reality Display Technology和Virtual Production Technology using 3D Volumetric Capture。

人们对于视听体验的追求是不断提高的。视觉显示技术方面，标清、高清、4K超高清、8K、16K，从低分辨率到高分辨率。仅从清晰度入手，要想实现技术迭代式的演进是不现实的。最简单的例子，人眼的分辨率为16K，当视觉显示的清晰度达到16K后，普通用户的需求就基本能完美满足了。难度16K的分辨率就是终点了？当然不可能。

下一代视觉显示技术不会只是片面追求清晰度，而是会朝着三维立体显示的方向发展。而三维立体显示技术的未来发展方向，目前来看，主要就是光场显示和激光全息显示。此处暂且不看全息技术，只讨论光场显示的应用前景。光场显示技术可以为用户提供逼真的立体视觉体验，其研究重点是综合提升可视角度、显示深度、单视点分辨率和渲染速度等核心参数指标。

（《阿凡达》激光全息显示沙盘）

目前3D和VR/AR发展的瓶颈之一，就是由于眼睛的会聚调节冲突而引起的视疲劳、眩晕、头痛等问题。而光场显示技术除了可以像普通屏幕那样，显示基本的图像信息外，还能显示景深信息，从而避免用户视觉系统的失衡，能够在一定程度降低晕动症的反应，带给用户更轻松的沉浸式体验。

书接上文，光场技术的特性之一是缓解视觉失衡带来的晕动症。基于华为光场屏在缓解晕动症方面的优秀表现，其获得了SGS认证全球唯一的车载显示低晕动金标。从这个角度来看，华为光场屏有亮眼的光场显示技术应用，但它还称不上是真正的光场显示，只能说是基于C端市场的一次表现良好的尝试。

光场是一个庞大的议题，光场采集（相机阵列、微透镜、掩码等）、采集后的信息挖掘（深度估计，三维重构等）和采集信息的显示（VR，裸眼3D等）是光场技术的三大主干。仅以光场显示技术而论，要想实现真正意义上的商业化落地，最大的挑战在于光场显示设备的小型化和低功耗，这需要材料学、光学、半导体等多个基础学科的共同努力。

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