楊杰

想象一下，在一間大大的體育場中，一只鯨魚就那么憑空從地板中沖出。鯨魚和浪花不是現(xiàn)實(shí)，卻與現(xiàn)實(shí)完美契合，而且角度不同看到的景象也不同——這是多么奇妙的景象！

這難道是最新的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality ，VR）？ 并不是。我們知道所有的虛擬現(xiàn)實(shí)都需要戴眼鏡才能觀看的，而這個(gè)令人震撼的場景并不需要觀眾佩戴任何設(shè)備，體育場中央也沒有類似屏幕的物體。

其實(shí)，我們還可以創(chuàng)造出更多類似的幻象，比如：

宇宙也可以盡在掌中。

把手慢慢打開，里面竟藏著一只微型大象。

色彩斑斕的海馬就在身邊。

以后人體解剖課可以這樣上了。

不僅如此，以后生活的方方面面都可以這樣顯示了：

天氣預(yù)報(bào)，直接在空中顯示！

媽媽們再也不用擔(dān)心孩子的學(xué)習(xí)了！

在辦公室里養(yǎng)條鯊魚當(dāng)寵物。

所有這些像極了《星際迷航》一類的科幻電影里的情節(jié)，但它們并不是電影，而是活生生的現(xiàn)實(shí)！

既不是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也不是科幻電影場景，那它們是什么呢？這是一家低調(diào)神秘的創(chuàng)業(yè)公司最新創(chuàng)造的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality ，AR）。這家公司的名字叫Magic Leap，它2011年才成立，至今也沒有推出什么商業(yè)化的產(chǎn)品，卻憑借上述那些魔幻般的場景表演。該公司成功吸引了包括谷歌、阿里巴巴等世界頂級公司以及摩根士丹利、摩根大通等著名金融公司幾十億美元的投資，成為了全世界資金最充裕的創(chuàng)業(yè)公司之一。

這么多大牌公司紛紛投資一個(gè)初創(chuàng)公司，是因?yàn)镸agic Leap的技術(shù)深深打動了他們。如果 Magic Leap 的技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，我們將迎來一個(gè)仿若科幻世界一般的未來。電影將不再拘泥于2D銀幕，而是可以呈現(xiàn)出更加復(fù)雜、立體，具有互動性質(zhì)的形式；進(jìn)入商場中后，動態(tài)感十足的展示比柜臺里靜靜呆著的商品更吸引人；我們將能夠把現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)成游戲舞臺，再也不用受到屏幕、鍵盤、鼠標(biāo)、電腦桌的限制。尤其是，我們將不必佩戴任何特殊的眼鏡，就能看到全息景象！

一旦這項(xiàng)技術(shù)得以運(yùn)用，屏幕便不再重要，也許更會顛覆人類的生活方式！如此科幻的逆天技術(shù)，前途將不可限量。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)

事實(shí)上，虛擬世界早就已經(jīng)進(jìn)入生活。3D影視已經(jīng)能讓動物栩栩如生地出現(xiàn)在面前，那么Magic leap到底有什么魅力，吸引到這么多優(yōu)質(zhì)的投資呢？

在解釋這個(gè)問題前，不妨先看看虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的區(qū)別?，F(xiàn)實(shí)生活中，絕大部分屏幕顯示只能進(jìn)行簡單的二維（2D）顯示，然而人們實(shí)際所處的現(xiàn)實(shí)空間卻是一個(gè)三維 （3D）的空間。二維顯示的物體圖像沒有立體感和厚度，總體上就是一個(gè)平面，與真實(shí)的立體環(huán)境有很大區(qū)別。VR和AR都是致力于創(chuàng)建三維的立體逼真圖像。

前者的典型例子就是3D電影。人之所以產(chǎn)生立體視覺，是由于人的兩只眼睛同時(shí)觀察物體時(shí)，在視網(wǎng)膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物體的左側(cè)面較多，右眼看到物體的右側(cè)面較多，這兩個(gè)成像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的遠(yuǎn)近，從而產(chǎn)生立體視覺。

3D電影就是利用了這個(gè)原理，在拍攝時(shí)，利用兩臺并列安置的電影攝影機(jī)，分別代表人的左、右眼，同步拍攝出兩個(gè)略帶水平視差的電影畫面。放映時(shí)，將兩條電影膠片分別裝入左、右電影放映機(jī)。當(dāng)畫面投放于銀幕上，就會形成左、右“細(xì)微”的雙重影像。特制的偏光眼鏡能將左、右“雙影”疊合在視網(wǎng)膜上，由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺效果，從而展現(xiàn)出一幅幅連貫的立體畫面，讓觀眾感受到景物撲面而來，自己身臨其境的神奇體會。

但3D電影的立體視覺并不能真正與環(huán)境融為一體。比如，你只能在電影院里通過固定的銀幕，看到《阿凡達(dá)》里的蝴蝶正飛出來，在你鼻尖停留 ，但銀幕與周圍的環(huán)境差距還是很大，并不能真正讓人產(chǎn)生真假難分的錯(cuò)覺。這是因?yàn)?D電影最常用的方法本質(zhì)上是欺騙你的眼睛，而不是用你通常見到事物的方式呈現(xiàn)物體。

Magic leap公司的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的不同，是將這些模擬圖像融入到你所處的現(xiàn)實(shí)生活中，不需要投影儀，不需要玻璃板，不需要任何專用的全息影像投影設(shè)備，而是真正意義上的“憑空出現(xiàn)”，讓這只蝴蝶在整個(gè)電影院飛舞，讓你很難區(qū)分這究竟是真蝴蝶還是假蝴蝶。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的原理

這種效果，被Magic Leap稱作“四維光場顯示技術(shù)”。所謂“四維光場”，是指空間中一束光包括位置和方向的所有信息，這些信息其實(shí)需要五個(gè)維度的坐標(biāo)來確定——位置需要三個(gè)維度，方向需要兩個(gè)維度。在計(jì)算中，每多一個(gè)維度，就會將計(jì)算量大大提高，因此要盡量降低維度，所以使用了一個(gè)簡單的模型，巧妙地從五維降為四維。

理解這個(gè)光場之前，我們需要先理解下我們現(xiàn)在看到的這個(gè)世界。我們在看不同物體時(shí)，我們眼睛的晶狀體會隨時(shí)進(jìn)行對焦來使物體更清楚。就是當(dāng)物體靠近時(shí)，我們的瞳孔會進(jìn)行收縮，讓視網(wǎng)膜接受到清晰的實(shí)像，反之亦然。

也就是說，我們?nèi)搜劭凑鎸?shí)世界的時(shí)候，眼睛落到不同物體或者不同的點(diǎn)上時(shí)，焦點(diǎn)、焦距都是不同的。即我們眼中看到的清晰世界，在一個(gè)時(shí)間內(nèi)，只是類似于一個(gè)確定焦點(diǎn)的二維圖，跟現(xiàn)在通用相機(jī)拍出來的照片差不多，焦點(diǎn)部分是清晰的（就是我們盯著看的地方是清楚的），背景部分則是虛化的（就是除了盯著的中心區(qū)域以外，眼睛余光部分全部是模糊的）。而整個(gè)空間環(huán)境則是由無數(shù)個(gè)這樣的二維畫面疊加融合而成，融合后的畫面會包含各個(gè)“焦點(diǎn)”在特定時(shí)刻的各種空間信息和位置關(guān)系。

而Magic leap 的“四維光場顯示技術(shù)”，其核心設(shè)備是光纖投影儀，就好像把一大簇迷你相機(jī)捆在一起，同時(shí)從一個(gè)場景的多個(gè)視角捕捉光線信息，當(dāng)捕捉到每束光線的方向信息后，使用一系列數(shù)學(xué)方法重建一個(gè)數(shù)字光場，復(fù)原模擬出來這個(gè)空間，使我們跟真正在這個(gè)空間中的任何位置一樣，能從任意角度看到對應(yīng)的“無數(shù)個(gè)這樣的二維畫面疊加融合”而成的畫面。用不太準(zhǔn)確的比喻話，就是把你眼前的立體世界加一個(gè)軸，然后按照這個(gè)軸切片，你看到的所有畫面都是這一堆切片里面的某一張。

融入環(huán)境

在解決完虛擬成像問題后，還要解決如何與現(xiàn)實(shí)空間融合的問題。Magic leap的基本原理是需要攝像頭先捕獲周邊的環(huán)境，迅速建立模型。然后在此之上疊加“不存在”的虛擬內(nèi)容。

感知環(huán)境中的三維信息，這個(gè)可以通過普通的攝像頭實(shí)現(xiàn)。這一步完成之后，需要對三維進(jìn)行重構(gòu)，隨后需要識別三維物體細(xì)節(jié)。計(jì)算機(jī)現(xiàn)在需要理解環(huán)境中的具體構(gòu)成，以便能和環(huán)境發(fā)生互動。比如什么是椅子，什么是窗戶，什么是天花板，是一張什么椅子，椅子的材質(zhì)是什么？

然后，是一個(gè)很重要的一個(gè)設(shè)計(jì)——互動環(huán)節(jié)，這就需要對三維物體的材質(zhì)進(jìn)行識別。在完成了所有呈現(xiàn)效果的仿真計(jì)算之后，需要將 AR 效果實(shí)時(shí)渲染出來，進(jìn)而投射在顯示設(shè)備上。

最后的但并非最不重要的，還需要一些零部件。比如一雙“觸覺手套”，它可以讓你真實(shí)地摩擦雙指，當(dāng)遇到危險(xiǎn)時(shí)，還能操縱一對虛擬機(jī)器人。一個(gè)LCD，來擋住現(xiàn)實(shí)世界里虛擬物體占據(jù)的位置反射出來的光線，讓虛擬物體不會失真。還需要用到一個(gè)眼鏡里內(nèi)嵌的攝像頭追蹤眼球注意力。

世界是你的屏幕

由于涉及到的傳感器信號處理、三維重構(gòu)、三維物體識別、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等眾多領(lǐng)域，在剛開始時(shí)，精力有限的magic leap會集中在游戲、娛樂和通信的設(shè)備開發(fā)方面，然后再開辟其他領(lǐng)域的用途。

但即便僅僅局限于這些領(lǐng)域，也已經(jīng)可以讓我們展開無限的想象。比如可以空中發(fā)郵件、看NBA現(xiàn)場球賽。遠(yuǎn)方的家人看起來，好像坐在客廳里，跟你促膝而談。去了一個(gè)陌生的城市時(shí)，有一個(gè)“空氣導(dǎo)游”一路跟隨，而你看上去像在跟“空氣”對話。

Magic leap也會把虛擬人物請入課堂。在物理課上，愛因斯坦可以出來跟你聊聊相對論，電影課上，哈利波特帶你去制服伏地魔。無聊時(shí)，你可以完全撇開老師唾沫橫飛的講課，偷偷打開特定的應(yīng)用程序，穿越到過去，看一場熱鬧的宮廷劇。因?yàn)镸agic leap將來有可能會設(shè)計(jì)一款小巧的能裝在口袋里的虛擬設(shè)備，也會開發(fā)出類似安卓系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)。

此前，人類通過文學(xué)作品、鬼魂傳說構(gòu)建的想象世界，現(xiàn)在Magic leap由圖像來完成，而且會有更逼真的身臨其境感，它逼真的3D技術(shù)，將會在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、文學(xué)方面大放異彩。正像Magic leap 的創(chuàng)始人說的：“它將會帶來世界性信息和交互方式的改變?！?/p>

但換個(gè)角度，假如日本最恐怖的電影《午夜兇鈴》邀你一起體驗(yàn)“貞子”的世界，你的感覺會如何？

在美國驚悚電影《迷霧》中，畫家大衛(wèi)·德雷頓生活在一座風(fēng)景怡人的小鎮(zhèn)里，恰逢一場暴風(fēng)雨過后，遠(yuǎn)方突然逆風(fēng)飄來一團(tuán)濃密的黑霧。小鎮(zhèn)的人，習(xí)以為常地購物、逛街。但隨著濃霧占據(jù)了整個(gè)小鎮(zhèn)，來不及從霧中脫逃的人，被許多吃人的生物襲擊，受到攻擊的不僅僅是人，還包括一切生物，一時(shí)間，生靈涂炭，小鎮(zhèn)上尸橫遍野。

而這場恐怖的屠殺的罪魁禍?zhǔn)?，卻是科學(xué)家。原來科學(xué)家們在一次試驗(yàn)中，不小心打開了另一個(gè)世界的門，來自異次元世界的怪獸跑到了這個(gè)世界上。這個(gè)于2007年11月21日在美國上映的影片，那時(shí)還沒預(yù)料到Majic leap 能夠?qū)崿F(xiàn)。但二者卻達(dá)到了驚人的相似性：都打開了另外一個(gè)世界的門，都引來了怪獸。到底Magic Leap 引來的虛擬怪獸，會不會殺人？讓我們拭目以待。