作者：洪嘉良
1999年《駭客任務》電影裡，基努李維 （Keanu Reeves）與雨果威明 （Hugo Weaving）對峙時，在最驚心動魄的一刻，畫面瞬間凍結並且環繞360度，即是影史上經典的「子彈時間」。當年不但為影視圈發起代表性的革命，同時，凍結技術也蘊含了3D光場顯示的核心概念。且來聽聽歐尼克斯實境互動工作室（OmniXRI）創辦人Jack Hsu傳授既有3D影像的設計原理，以及近年新興3D光場技術如何克服傳統3D的暈眩問題。
光場技術崛起，成長中的立體影像
《駭客任務》中運用光場概念設計的「子彈時間」。（圖片來源：Pinterest）
《駭客任務》並不是第一部在電影工業運用「子彈時間」拍攝手法的電影，但當時團隊裡的視覺效果總監約翰．蓋特（John Gaeta）卻讓它成為經典。隨著電影《駭客任務》的知名度上升，也使凍結技術的核心概念被大家重視，搭上討論熱潮的第一線。
行事低調且具有立體顯示核心技術的「Magic Leap」，堪稱全美最神秘的AR影視公司，過去Magic Leap曾發表各種技術作品，包括：體育館裡躍海而出的大鯨魚、手掌心裡的大象與躲在辦公室桌子後方的小小機器人等等，皆是利用3D光場的技術將影像還原，讓虛擬影像活靈活現的在真實世界上演。
「其實在更早之前，美國的南加州大學（University of Southern California，USC）便曾在2004年發表高速旋轉的斜置鏡面光場顯示器，讓一個男人的頭部模型可以不用穿戴3D眼鏡，直接看見從平面鏡建構的立體影像。」Jack表示：「2015年時，南加大創意技術視覺暨圖學實驗室（University of Southern California Institute for Creative Technologies Vision & Graphics Lab）更發展出多台投影機以背投影方式呈現，使螢幕顯示的真人更具有實境效果。」
另外，在「FOVI3D」於2015年被知名雷射全像術公司「Zebra Imaging Inc.」併購後，接受美國國防部高等研究計畫署（DARPA）資助，推動「即時戰場空間可視化」研究專案，讓戰地的即時狀況可以以立體的方式呈現在顯示器上。
平凡的秘密，從真實世界出發的光場技術
「卡通影片遊戲王裡的怪獸，那是我的一個夢想，希望真的能夠把它們做出來。」
Jack表示，讓人不須依靠傳統3D眼鏡的光場顯示技術，即是模仿真實世界的物體反光原理呈現。眼睛之所以能看見這個世界，是因為不同角度的光源反射，透過無限多個不同角度的光，描繪出一個實實在在的物體而呈現在你我眼前，就像你在一個暗房裡，拿著手電筒照射牆壁，牆壁反射了光，讓你得以看見它的模樣。
多道光線的反射，人眼接收後在腦中運算立體成像。（圖片來源：pixbay）
2004年南加大發表的光場顯示器，即是依靠一面傾斜放置的鏡子，以中心點為軸心高速360度旋轉，並將平面影像投放在高速旋轉的鏡子上，透過鏡子轉動掃過空間中的每一個位置，與平面影像投影的視覺殘留，讓立體的影像模型呈現在眼前。
到了2015年，他們更進展到能夠投放彩色影像。隨著研發技術與製程的進步，後來的攝影機與顯示器結構轉為以陣列式設計，結構上以一個個緊鄰的顯示單元，組合不同角度的光場資訊，將三維影像透過計算的呈現出來。
南加大發表的鏡面光場顯示器，透過高速旋轉與視覺殘留成像（圖片來源：Jack簡報）
過去的立體顯示技術著重在觀看者的接收方式，以限制觀眾的視角來降低需要的光場數量，並設計穿戴載具（3D眼鏡）轉化成3D影像讓觀眾收看，但如果觀眾的視角、穿戴載具與影像發送端沒有取得最佳位置（光場無法正確成像），就會造成暈眩的感受。
然而近年發展的光場顯示技術，則從影像的來源呈現做改良，讓影像發送端本身就是一個低死角的觀看環境，不但免去觀眾必須有穿戴載具的困擾，也避免了暈眩噁心的可能。
傳統的穿戴式3D載具，可能讓觀眾產生不適（圖片來源：pixabay）
什麼都要「更」的規格要求
雖然新一代的光場顯示技術可以突破載具穿戴的限制，但為了達到更高擬真的效果呈現，顯示技術的特性需求也逐漸造成了發展與推行上的阻礙，例如高速旋轉需要精準的儀器校正、純色顯示與彩色顯示的影像資訊量處理、陣列式攝影機與顯示器對於影像倍數增長的設備要求等等，都是現行光場技術急需克服的課題。
2004年南加大旋轉式光場顯示器的純色設計，即是考量到彩色顯示的影像資訊量有限而縮減製作，同時為達到轉的速度與每一幀的影像符合，設備校正與維護也是不可或缺的考量；然而，陣列式攝影機與顯示器縱使現有的最高技術規格，也同樣受到影像單位的畫質與數量兩者為反比關係的限制。
因此，3D光場現階段需要更大的影像流量、更大的設備空間、更好的器材與更強的設計思維，需要所有更好的一切，來支援技術上的要求。
Jack Hsu表示，如何突破技術規格、取得足夠的研發經費，可能是3D光場技術的最大難題（圖片來源：洪嘉良／攝影）
結語
新一代的3D光場顯示技術不僅是科技的重要進展，同時也能在教育、軍事、娛樂與醫療領域展現立體影像的力量。雖然現階段仍有技術限制，但在科技躍進的時代裡，突破技術限制的所需時間將大幅減少，因此如何更能掌握「Know-how」，了解其中的設計原理，將會是更重要的課題。讓影像不再只是平面顯示，而是能夠具象化的呈現出來，也將是人類對於未來夢想追求實際展現的最佳途徑。
（本文轉載自南科AI_ROBOT自造基地、原文連結；責任編輯：周政毅）
會一點剪接、會一點設計、會一點攝影。
有點感性，熱愛音樂與影像的感動。
習慣性思考人生，愛管閒事。
這個人有些不自信。
對了，最喜歡的神奇寶貝是可達鴨。
- 【智慧長照】以更有溫度的智慧醫療迎向高齡時代 - 2018/11/19
- 智慧農業大進擊！Mini FarmBot 成長超進化 - 2018/10/21
- 【人物專訪】從零開始的 3D 列印之路，不忘最初的感動！ - 2018/10/08
.jpg)
.jpg)