深入剖析光場相機的前世今生 來自第一線使用者的操作感受

顛覆整個影視界的專業級光場攝像機問世

在光場相機（Lytro）宣布停產第一代產品，並將研發重點轉入VR領域的新聞被各科技媒體報道後。一些質疑光場相機技術的人，一片嘲笑和幸災樂禍，「光場玩兒完啦！」「什麼好忽悠做什麼」。不可否認，光場相機不是一個完美的產品。那麼嘲笑它就是對的？這能顯示出自己賢明偉大的判斷力和站在科技圈高峰的地位？

以光場相機打出名堂的Lytro圖像技術公司，給了這些嘲笑質疑者一個響亮的回答，日前發布了一款讓人震驚的專業級光場攝像機。

這款名為LytroCamera的新品不是相機，而是一個能以300fps記錄7.55億解析度Raw影像的系統，它和目前正在銷售的光場相機ILLUM一樣，能記錄畫面光線在每一個方向和角度的細節信息，使得攝像師能後期改變對焦、光圈和快門等光場信息。這一技術將極大地顛覆電影、電視行業的後期製作流程，如果得以推廣，未來高成本的綠幕摳圖及後期特效等都可以透過LytroCamera簡單達成。以往焦距用皮尺量，景深靠光圈計算等等的繁重工作都可以統統拋掉。這款在攝像領域實現「先拍照後對焦」的LytroCinema攝像機，Lytro公司表示，其公司的核心技術會讓添加CGI（電腦三維動畫）效果變得很輕鬆，因為它可以捕捉到當前光場所有物體的3D信息，讓導演能夠把前景或後景元素獨立出來，隨心所欲來控制。這樣也意味著以後拍電影就再不需要搭建綠幕了，只要利用電腦的影像合成技術，LytroCinema所拍攝的圖像是很容易被編輯或加上特效的。

和光場相機+伺服器+軟體應用一樣，LytroCinema將不只是售賣攝像機那麼簡單，還包括了編輯軟體和負責存儲和處理龐大視頻數據的伺服器。LytroCinema擁有目前最高解析度的感光元件，能以300fps拍攝7.55億解析度的Raw圖像，同時還有16檔的動態範圍。

大家目前最關心的應該是價格，但從制定的12.5萬美元起的租賃費用也可以推測，LytroCinema的定位絕非平民產品，僅是大製作的電視電影及廣告公司才有財力把玩的黑科技，至於實際製作效果和前期投入是否匹配，我們就期待看看哪一部大製作會先來嘗鮮這個新技術吧！

如此看來就Lytro圖像技術公司的技術來講，第二代光場相機存在的問題都可以解決，相信隨著科技的發展，硬體的成本持續降低，第三代光場相機的出現將是攝影的一個重要轉折。我們期待這一天的早日到來。

說過Lytro圖像技術公司最新推出的專業級光場攝像機。回頭再了解一下飽受質疑的光場相機。

幾年前當光場相機問世，攝影界甚至是整個科技界都為之震動。它的出現是數碼影像的一次重大突破，它是一款重新定義攝影方向的相機。在光場相機機身當中，是一塊開創性的圖像感光元件，它可以捕捉4千萬道光線及它們的色彩、密度和方向，這在此之前是需要數百部相機和一部超級計算機才能夠實現的。在複雜的編輯軟體配合下，為攝影者提供一種獨特的全新攝影體驗。拍攝者不僅可以在拍攝之後再進行對焦，還可以從單獨一張照片當中獲得3D圖像，這些是攝影界所公認的光場相機最標誌性功能。

因本人一直在研究裸眼3D相機，所以十分關注光場相機。當第二代相機上市還沒有進入中國，我就讓在美國的朋友買了一台。經過幾年的使用，我想談談使用心得體會。

所謂「光場」，指的是空間內所有任意方向光線的總和。它不僅包括顏色、光強等信息，同時還涵蓋光線的方向信息。「光場攝影」能夠完整地記錄光場信息，因此拍照後可以任意地調整照片焦點，實現「先拍照後對焦」的效果。

相比其他傳統的數碼相機來說，光場相機有幾點顯著特點：

1.可以先進行拍照然後再聚焦

數碼相機，只捕捉一個光面對焦成像，中心清晰，焦外模糊；光場相機則可以捕捉有關場景光線方向的信息，記錄下所有方向光束的數據，因此它可以「聚焦」照片中的任何深度，後期再根據實際的畫面需要在電腦上利用自帶的編輯軟體進行對焦，獲得更清晰的畫面效果。哪怕在拍照後數年後，對此照片重新構思，一瞬間你就可以獲得理想的照片。

光場相機拍攝的原片

後期經編輯軟體重新進行對焦

2、弱光下拍攝的高速大景深利器

光場相機因為去掉笨重、耗電和昂貴的聚焦系統，鏡頭整體鏡片少重量輕，它更加輕薄，同時擁有比傳統相機更大的焦距和光圈操作也比較簡單。由於不用選擇對焦，即便非專業攝影師以及近視眼和老花眼的攝影人也不必擔心對焦問題，你可以更快地完成拍照。光場相機在低光及影像高速移動的情況下，仍能準確對焦拍出清晰照片。使用一般相機時，拍照前須選定焦點，這很有難度，但光場相機可讓你先拍照，相機捕捉大量光線資料及選定焦點，拍攝是有很大的選擇空間。鏡頭因其光圈口徑大還可以捕捉弱光環境下的光線。最快14000s的快門速度可以在瞬間定格畫面。因為光場相機在後期可以調整光圈到F16，我們還可以獲得大景深圖片。

3、光場相機在體育攝影中的優勢

我們大家現在知道了，光場相機最大特點在於不用考慮對焦，而對焦卻是體育攝影中最看重的性能之一。沒有了對焦負擔，我們就可以將全部精力都放在了構圖和抓比賽中的最佳瞬間。另外等效250mm的長焦端焦距也為場邊拍攝提供了便利。還有一個與傳統數碼相機不一樣的功能，新的光場相機技術還加強了與觀片者之間的互動。當我們在觀看照片時能隨便更改焦點位置，也就是說我們可以在觀看用光場相機拍攝的照片，在專用軟體上通過滑鼠點擊，就可以看到體育賽場上任意一個隊員清晰焦點照片。

4、超乎尋常的微距拍攝功能

「微距」意為在較近距離以大倍率進行的拍攝，人眼往往對近於15cm的物體就看不清了，而專業微距鏡頭的光學校正按近拍的需要進行設計。按德國的工業標準，成像比例大於1∶1的稱為微距攝影範疇，光場相機的所配置的30-250的大口徑變焦鏡頭，以它獨特成像原理，最大光圈1和最近距離0米，使微距效果更加突出。微距世界很美麗，因為微距可以放大微觀世界，獲取的是我們日常視覺看不到的東西，所以更有視覺衝擊力。

5、獲取3D影像更簡便更直接

想輕鬆獲得3D照片嗎？那就非光場相機莫屬，它只需一次拍攝取像,即可得到3D影像和3D深度資訊圖，在後期通過自身帶的專業軟體都可以生成多格式的3D立體照片。戴上「偏振式」「紅藍式」3D眼鏡，將可以滿足你立體視覺的需求。

一、光場相機的工作原理

一般相機以主鏡頭捕捉光線，再聚焦在鏡頭後的膠片或感光器上，所有光線的總和形成相片上的小點，顯示影像。這會帶來很多副作用，其中之一就是只能有一個焦點。這讓問題變得複雜，當然如果手法得當的話可以拍出漂亮的照片。例如調整光圈大小改變照片的景深範圍來突出主體或讓整幅照片全清晰，傳統相機二者只能做到其一。「光場相機」則一反傳統，使用大孔徑鏡頭，（鏡頭唯一恆定f2的光圈），在主鏡頭及感光器之間，有一個布滿9萬個微型鏡片的顯微鏡陣列，每個小鏡陣列接收由主鏡頸而來的光線後，傳送到感光器前，析出聚焦光線及將光線資料轉換，以數碼方式記下，這樣它既保持舊有相機的大孔徑所帶來的增加光度、減少拍照時間及像素顆粒細膩等情況，又不用犧牲景深及及影像清晰度。光場相機應用價值是景深的可選擇性，我們可以隨意創建更淺、或者更深的景深，來滿足人像或者風光需要。也就是說，想虛化就虛化，想清楚就清楚。

這是因為相機內置軟體操作「已擴大光場」，它追蹤每條光線在不同距離的影像上的落點，經後期專業軟體重新對焦後，便能拍出完美照片。這款相機之所以能做到這一切，是因為它號稱安裝了所謂「光場感應器」，可以收集進入相機所有光線的「顏色、強度和方向」。

如果形象的把一張照片記錄的場景比作一場音樂會，傳統相機記錄的是樂團演奏的整體效果，光場相機記錄的則是樂團每個成員的演奏效果，用戶可以選擇放大不同樂器的聲音，這就是光場相機神奇之處。

二、光場相機感測器規格

我們來說說這台相機最為核心的規格指標，相機採用了高達1.2英寸光場解析度為4000萬光線束感測器，看圖比較好理解，全畫幅為36X24，APS-C（也就是半畫幅相機）大概是24X16mm，1.2英寸大約是13.2x8.8毫米，有效區域:10.82x7.52毫米，半畫幅大概是1.2英寸將近4倍的面積。雖然光場相機擁有光場解析度為4000萬光線束感測器，但是因為其面積小，因此它的真正像素和全畫幅相機相比只相當於400萬。雖然只有400萬像素，但在必要時我們可以通過接片的形式來擴大像素。因此像素不再是問題的重點。

三、恆定大口徑變焦鏡頭

在鏡頭方面，這台相機拋棄了以往不給力的設計，直接拿出了一個頗為霸氣的鏡頭，等效焦距為30mm—250mm，光圈更是達到了f/2.0恆定的水平，如此的光圈數值，對於一台1.2英寸感測器的相機來說是歷史性的突破，絕對是目前性價比最高的恆定大口徑變焦鏡頭。這是這台光場相機所首次引入的能力，它被施加在了鏡頭本身。詳細來講，一支焦距為70-200mm的經典佳能鏡頭大約含有22片玻璃，而光場相機的30-250mm、f/2大光圈鏡頭只有13片玻璃。在重量上，佳能的鏡頭大約是3.6公斤，而這支光場相機配置的頭整體的重量才只有0.7公斤。這是因為佳能的鏡頭當中「有大量的玻璃是用來校正像差的。它需要光線的曲度來讓光子落在感光元件上，以形成你想要看到的圖像」。而光場相機主鏡頭採用非球面鏡片，通過獨特的圖像感測器，光線的方向通過軟體便可計算出，這就無需太多的鏡片這就使得它更加輕薄，同時還擁有比傳統相機更大的焦距和光圈。

四、超大的4英寸的觸控屏

比機身更加令人驚艷的，也許要屬其4英寸的觸控屏了。（一般數碼相機都為3英寸）我們都知道，大多數單反相機的LED顯示屏，顯示的用戶界面對於新手來說會顯得難以理解，你需要去記住的按鍵和撥盤功能也會相當複雜，這些都和大多數手機和平板電腦上的拍攝應用截然相反。而光場相機就從這些應用身上進行了學習，讓相機的界面具備了同樣的簡潔和易用性。使用這些相機進行拍攝非常簡單，它如同手機一樣點擊圖像便可對焦，各種參數的調節也只需要動幾下手指便可。用戶可以調節網格、在連拍和單拍模式之間進行切換、設置拍數、並改變程序、ISO、快門和手動控制。

五、光場相機與傳統數碼相機所不同的2個功能

1、實用的景深預覽按鍵

查看深度柱狀圖可以提示攝影者可重新對焦範圍內是否存在物體。要將重新對焦功能的效果最大化，查看深度柱狀圖就十分必要了。落在近重新對焦範圍內物體的邊緣被藍色覆蓋，落在遠重新對焦範圍內物體的邊緣被橙色覆蓋。在可重新對焦範圍外的白色峰波表示圖像前景或背景不可重新對焦的物體。

2、使用包圍對焦

當光場相機的包圍對焦功能開啟時，您每次按下快門，相機會自動拍攝多張照片，每張照片合焦不同。要開啟包圍對焦並設置參數，長按包圍對焦圖標。兩個選擇撥輪會顯示在屏幕中央。上面的撥輪顯示一次按下快門拍攝的張數，可選3張或5張。下面的撥輪顯示所應用的對焦增益，（與曝光增益原理相同）可選從1到10，單位為DS。滑動撥輪以改變設置。雙擊撥輪可以還原設置。

六、光場相機應用程序中還有的其他展現形式

1、視角轉移

「視角轉移」是重構整個光場之後，使用全焦點（把所有合焦的部分結合在一起）的展現方式，用戶通過晃動滑鼠，獲得在整個光場中不同角度的3D效果（角度很小，僅限在鏡頭範圍之內）。3D透明效果功能令人不可思議，和傳統從某個焦點切換到另一個焦點的方式不同，全新的3D透明功能允許用戶輕微的移動圖像的位置。（這是因為光場相機收集了進入相機里的所有光線的「顏色、強度和方向」）。

2、3D光場動畫

光場攝影不僅僅可以「先拍照後調焦」這一特色功能外，還能創造一門生活藝術，這也就是所謂的光場動畫。光場動畫具備視頻化的能力，可以將重新對焦的效果動畫化。這個功能就是拍攝3D影像。用光場相機拍攝的專用RAW文件既可以在App里生成「紅藍式」3D影像，可以戴「紅藍式」眼鏡3D鏡觀賞，也能轉換成還是「偏振式」3D影像，戴上「偏振式」3D眼鏡在3D電視機上觀賞。

3、短視頻

由於圖像最終是在電腦里完成的，你可以通過多種方式對其進行處理，比如通過把焦點不同的照片疊加在一起可以做成動畫，可以揭示更多場景細節。比如在一張射擊比賽圖片中你可以完全聚焦近處隊員的眼神，沿著槍筒的方向，越過障礙物，看到前方靶子的靶心。

我們用一個瞬間拍下的原始文件能解出多種不同效果的6秒視頻短片，視頻規格可以選擇高品質和全高清，也可以選擇普通品質和高清效果。如果只是在視頻中變換焦點，那不足為奇，因為光場相機記錄的就是一個3D「場」的信息，而不是一個2D「面」的信息，這就使有的視頻效果，如「環視」效果中，可以做到「調整視角並輕微變焦以環視前景對象」，也就是說，這個視頻中能呈現動態影像特有的「推拉搖移」效果。重要的是它是在我們拍攝的一張圖像里完成各種動態效果。

七、光場相機的圖像編輯功能

光場相機為桌面客戶端提供了各種標準的圖像編輯功能，包括曝光和白平衡等。另外，我們還可以進行光場相機專屬的調整，比如選擇圖像中不同的焦點或調整光圈以及產生的景深，從f/1至f/16均可。另外，新增加的「焦點」選項可以讓我們手動選擇焦點的啟動和停止，以及模糊背景，處理完畢後，導出選項提供了多種質量照片。

八、不過光場相機目前也存在一些需要解決的問題。比如當拍攝的照片太多或太快，就會偶爾出現死機或崩潰的現象，這是因為每拍一張照片它記錄的數據量高達50M，當我們拍攝過快時相機的存儲運算跟不上造成的。觸摸屏的操作也有些偏於緩慢、反應有些遲鈍。每張圖片都需要幾秒鐘的載入時間，（這當然也和存儲卡的寫入和讀取速度有關）。我的解決辦法是使用目前讀寫速度最快的存儲卡。另外因為光場相機沒有光學取景器，只有通過LED取景屏取景，但它在戶外強光下不容易看清拍攝物體。但使用LED屏幕取景器也很好解決了這個問題。

當然，光場相機要想做到數碼單反般普及，還有很多工作要做。總而言之，光場相機在目前來看仍是一種小眾產品，但並不能否認它的未來潛力，尤其在3D視頻方面將有一個很好的前景。目前在傳統數碼相機已經無法帶給用戶新鮮感的當下，光場相機以一種極具創意、靈活性的拍攝形式出現，毫無疑問是一種創新，這是「完全改變遊戲規則」的新發明。目前存在的一些瑕疵隨著科技發展成本的降低，這一切都可以解決的。如果說相機的第一個時代是膠捲時代，第二個就是數碼影像時代，那我們現在正處於第三個時代，也就是收集到有關影像的所有豐富信息，這不過才剛剛開始。我相信在未來能夠做到的會比現在多得多。我們希望光場相機能夠早日到達消費市場。

本文章所配圖片、視頻除光場攝像機外均由作者使用光場相機拍攝