光場技術重新定義數碼相機

4月25日，在2011年發布首款消費級“先照相后聚焦”的光場機之后， Lytro 公司首次發布了外形酷似傳統單反的專業級光場相機Lytro Illum。這一發布打破了外界對 Lytro種種陷入困境的猜測，媒體紛紛給出“相機的世代革命”、“重新定義單反”等評語。

如果不涉及產品和產業，與傳統相機相比，光場相機在技術上確實屬于革命性的創新。

光場理論于1936年提出。該理論定義了光線傳播的光場函數。光場函數指出，三維空間里的任意一束光，可以用空間三維坐標x、y、z以及它與水平面及垂直面的夾角等五個參數唯一定義和描述。對于相機，這五個參數可以轉換成光線落在在感光平面上的x、y坐標，光線通過鏡頭平面時的u、v坐標和鏡頭與感光平面的距離等五個參數。由于相機鏡頭與感光平面的距離為常數，因此，按照光場函數，對于相機而言，每一束光可由x、y、u、v四個參數唯一確定，是為光場四維函數。

理論上，如果每束光的四個參數齊備，通過計算，就可以得到任意景深、任意焦距的畫面。 1996年 Levoy提出了光場渲染理論和成像公式，給出了任意平面的點成像函數和基于傅立葉切片定理的數據重聚焦算法。

傳統相機不記錄光線通過鏡頭平面時坐標參數，丟失了u、v數據，因此畫面一旦形成就無法變動了。光場相機在主鏡頭之后加了一個類似昆蟲復眼式的，由微鏡頭組成的陣列。光線經由該陣列才到達感光CCD。微鏡頭陣列解決了光線通過鏡頭平面時獲取u、v數據的問題。

2005年，斯坦福大學在讀博士新加坡華人吳義仁（Ren Ng）做出光場相機原型機。次年創業，獲得投資，成立以他為CEO的 Lytro公司。2011年推出與公司同名的第一款產品Lytro。

與第一款產品相比，Lytro Illum進步巨大。像素從1100萬提高至4000萬，可從零到遠限遠變焦，配30～250mm、f/2大光圈變焦Lytro鏡頭，最快為1/4000秒的機械快門。與傳統相機的拍攝體驗不同，用光場相機要需對準目標，按下快門。之后，可以在屏幕通過觸控，任意調整景深、焦點，任意拉近和推遠。媒體評測稱：拍攝的圖片比大多數專業相機更清晰，尤其擅長近距離對焦微距拍攝。吳義仁稱，公司正在開發3D光場相機和光場攝相機。

自Lytro推出光場相機以后，諾基亞、HTC等一批手機廠商相繼推出“先照相后聚焦”概念的智能手機。這些被媒體稱之為“類光場相機”的技術并不是真正的光場技術。諾基亞手機采用一次拍不同焦點數張片子的方案。當用戶調整焦點時，通過對數張片子進行處理實現后聚焦。HTC則采用多加一個鏡頭，獲得景深數據。這些方案只能在某些特定的場合才能較好完成“先照相后聚焦”。其性能功能與真正的光場相機相去甚遠。

光場相機的問世與走向成熟，使很多專業人士引以為傲的攝影技術面臨“報廢”，傳統相機產業已從技術原理上被動搖。數碼革了膠片的命，光場影像會革傳統數碼影像的命嗎？