1999年《黑客任务》电影里，基努里维斯 （Keanu Reeves）与雨果威明 （Hugo Weaving）对峙时，在最惊心动魄的一刻，画面瞬间冻结并且环绕360度，即是影史上经典的「子弹时间」。当年不但为影视圈发起代表性的革命，同时，冻结技术也蕴含了3D光场显示的核心概念。本文来简单分享一下3D影像的设计原理，以及近年新兴3D光场技术如何克服传统3D的晕眩问题。

光场技术崛起，成长中的立体影像

《黑客任务》中运用光场概念设计的「子弹时间」。

《黑客任务》并不是第一部在电影工业运用「子弹时间」拍摄手法的电影，但当时团队里的视觉效果总监约翰．盖特（John Gaeta）却让它成为经典。随着电影《黑客任务》的知名度上升，也使冻结技术的核心概念被大家重视，搭上讨论热潮的第一线。

行事低调且具有立体显示核心技术的「Magic Leap」，堪称全美最神秘的AR影视公司，过去Magic Leap曾发表各种技术作品，包括：体育馆里跃海而出的大鲸鱼、手掌心里的大象与躲在办公室桌子后方的小小机器人等等，皆是利用3D光场的技术将影像还原，让虚拟图像活灵活现的在真实世界上演。

「其实在更早之前，美国的南加州大学（University of Southern California，USC）便曾在2004年发表高速旋转的斜置镜面光场显示器，让一个男人的头部模型可以不用穿戴3D眼镜，直接看见从平面镜建构的立体影像」。2015年时，南加大创意技术视觉暨图学实验室（University of Southern California Institute for CreativeTechnologies Vision ＆ Graphics Lab）更发展出多台投影机以背投影方式呈现，使屏幕显示的真人更具有实境效果。

另外，在「FOVI3D」于2015年被知名雷射全像术公司「Zebra Imaging Inc．」并购后，接受美国国防部高等研究计划署（DARPA）资助，推动「实时战场空间可视化」研究项目，让战地的实时状况可以以立体的方式呈现在显示器上。

平凡的秘密，从真实世界出发的光场技术

「卡通影片游戏王里的怪兽，那是我的一个梦想，希望真的能够把它们做出来。」

让人不须依靠传统3D眼镜的光场显示技术，即是模仿真实世界的物体反光原理呈现。眼睛之所以能看见这个世界，是因为不同角度的光源反射，透过无限多个不同角度的光，描绘出一个实实在在的物体而呈现在你我眼前，就像你在一个暗房里，拿着手电筒照射墙壁，墙壁反射了光，让你得以看见它的模样。

多道光线的反射，人眼接收后在脑中运算立体成像。

2004年南加大发表的光场显示器，即是依靠一面倾斜放置的镜子，以中心点为轴心高速360度旋转，并将平面影像投放在高速旋转的镜子上，透过镜子转动扫过空间中的每一个位置，与平面影像投影的视觉残留，让立体的影像模型呈现在眼前。

到了2015年，他们更进展到能够投放彩色影像。随着研发技术与制程的进步，后来的摄影机与显示器结构转为以数组式设计，结构上以一个个紧邻的显示单元，组合不同角度的光场信息，将三维影像透过计算的呈现出来。

南加大发表的镜面光场显示器，透过高速旋转与视觉残留成像

过去的立体显示技术着重在观看者的接收方式，以限制观众的视角来降低需要的光场数量，并设计穿戴载具（3D眼镜）转化成3D影像让观众收看，但如果观众的视角、穿戴载具与影像发送端没有取得最佳位置（光场无法正确成像），就会造成晕眩的感受。

然而近年发展的光场显示技术，则从影像的来源呈现做改良，让影像发送端本身就是一个低死角的观看环境，不但免去观众必须有穿戴载具的困扰，也避免了晕眩恶心的可能。

传统的穿戴式3D载具，可能让观众产生不适

什么都要「更」的规格要求

虽然新一代的光场显示技术可以突破载具穿戴的限制，但为了达到更高拟真的效果呈现，显示技术的特性需求也逐渐造成了发展与推行上的阻碍，例如高速旋转需要精准的仪器校正、纯色显示与彩色显示的影像信息量处理、数组式摄影机与显示器对于影像倍数增长的设备要求等等，都是现行光场技术急需克服的课题。

2004年南加大旋转式光场显示器的纯色设计，即是考虑到彩色显示的影像信息量有限而缩减制作，同时为达到转的速度与每一帧的影像符合，设备校正与维护也是不可或缺的考虑；然而，数组式摄影机与显示器纵使现有的最高技术规格，也同样受到影像单位的画质与数量两者为反比关系的限制。

因此，3D光场现阶段需要更大的影像流量、更大的设备空间、更好的器材与更强的设计思维，需要所有更好的一切，来支持技术上的要求。不过，如何突破技术规格、取得足够的研发经费，可能是3D光场技术的最大难题。

结语

新一代的3D光场显示技术不仅是科技的重要进展，同时也能在教育、军事、娱乐与医疗领域展现立体影像的力量。虽然现阶段仍有技术限制，但在科技跃进的时代里，突破技术限制的所需时间将大幅减少，因此如何更能掌握「Know－how」，了解其中的设计原理，将会是更重要的课题。让影像不再只是平面显示，而是能够具象化的呈现出来，也将是人类对于未来梦想追求实际展现的最佳途径。

作者：洪嘉良