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Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

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摘要:早在今年 4 月份,Facebook 就推出 Surround 360 全景 VR 相机,在 7 月对外开放源代码,并提供了全景相机的组装手册。Facebook 多次向公众表示,他们不会将这款产品用于市场销售,而计划面向开发者。SIGGRAPH Asia 2016 来到了第三天,今天又有一位重磅嘉宾来到了现场,Facebook VR 总监 Brian Cabral 发表了名为《VR Capture:Designing and Building an Ope

早在今年 4 月份,Facebook 就推出 Surround 360 全景 VR 相机,在 7 月对外开放源代码,并提供了全景相机的组装手册。Facebook 多次向公众表示,他们不会将这款产品用于市场销售,而计划面向开发者。

SIGGRAPH Asia 2016 来到了第三天,今天又有一位重磅嘉宾来到了现场,Facebook VR 总监 Brian Cabral 发表了名为《VR Capture:Designing and Building an Open source 3D-360 Video Camera》(如何设计和制作一个开源的 3D 360 度视频相机)的主题演讲。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

在演讲的开始,Cabral 提到了他回家度假时,给父亲体验了十分钟的 Sansumg Gear。「这是一次特别的体验,」Cabral 表示,「我第一次发现,原来父亲能够通过这样的一个设备接触到我的工作,并开始以一种新的方式理解。」

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

数千年来,人们都是通过介质进行信息传递,与另一个人进行交流。Cabral 列举了一条时间线,上面列出了从远古时代到近代人们交流的主要方式。

从在粘土上刻字烧铸到发明纸张,从电报电话电视到如今的互联网时代,人们都倾向于将表达可感知化(文字、语音、视频)。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

而随着技术的发展,信息传递的速度也越来越快,在 4000 年前,苏美尔人用印章刻下记号,速度只能达到 4E-06 bs/s,但到了 Streaming 全景视频的时候,传速的速度已经变成了 20m/s。

因此,Facebook 致力做 VR 相机,也是希望能通过这样的一种新的介质改变交流的方式,「3D 全景相机可以让你采用一种新的分享方式,而这也是我们的目的。」

在一年前,Facebook 开源了 3D 全景相机的设计,在过去九个月里,公司也设计和制造了这一相机,并公布了规范与代码。Cabral 表示,虽然时间并不长,但他们在相机的设计上花了很大功夫。

他们在六个维度上进行了考量。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

首先是计算机视觉。不同角度拍摄的图片在拼接时如何能够无缝拼接?怎样在捕捉素材图片的局部特征点?全景图的视线离不开计算机视觉的帮助,Cabral 认为,它可以称得上是一切技术的基础,

其次是 CMOS 传感器。目前大多数数码单反相机都采用的是这一传感器,因为其结构相对简单,另外成本比起 CCD 而言也低。Cabral 举了个例子,背照式 CMOS。这种传感器的原理在于通过向没有布线层的一面照射光线,以避免线路和晶体管的阻挡。因此光线的开口率就能得到提高,即使是小的影像传感器,也可以拥有高感光度和高灵敏度。

Cabral 提到的第三点是色彩学。在 Cabral 眼中,这是一项非常「复杂」的科学,对颜色的研究甚至还能引申到知觉和心理精神层面。「因此,人类花了 67 年的时间殚精竭虑地进行研究,希望将照相机拍摄下来的颜色以一种人们感到舒适和喜欢的方式呈现。」

接下来是摄影测量法(photogrammetry),指的是研究利用摄影手段获得被测物体的图像信息,通过几何或物理手段进行分析。

除此之外还有光学,在过去的十年二十年里,研究人员也开始对光学进行更加深入的研究。对于 VR 相机而言,如何控制光线进入镜头的方向和方式具有重要意义。

最后一点就是计算机图形了。SIGGRAPH 就是典型的一个计算机图形界的大会,如果没有它的存在,也不会有今天的分享会议了。(嗯,的确是这样的。)

总结了制造 VR 全景相机所需要考虑的各种因素后,Cabral 分享了他们如何从零开始制作相机的全过程。

首先,他们的定位非常明确:这必须是一款高质量的 3D 全景视频,并不是一款旨在普及大众的消费娱乐级的产品;其次产品需要非常可靠和耐用,Cabral 认为需要有一个坚固的外壳,避免碰碎;再者,所谓的 360 度不能只是一个水平面上,而应该是包括顶部和底部的球状;此外,Facebook 决定将这款设备进行开源,让开发者们拥有更多的空间;最后一点则是端到端的传输,主要是为了保障链路建立后数据传输的可靠性。

综合起来就是如下五点:

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

  • 高质量的 360 度视频;

  • 可靠坚固;

  • 球形取景;

  • 开源;

  • 端到端系统。

简单概括下来,就是要做一款立体的 3D 全景相机。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

而根据以上几个因素,最终 Cabric 提供了一个五维的设计标准,包括了像素、深度分辨率、传感器分辨率、视场及摄像重叠。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

一开始,团队打算采用的是六个小的鱼眼摄像头,也就是尽可能压缩相机的大小,也考虑过 28 个相机的方案;但最终在权衡拍摄范围和相机便携度后,最终选择了 14 个偏大的摄像机方案,采用广角镜头,能在较高分辨率和成本上达到平衡。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

Cabric 展示了他们设计的一系列 demo 照片,各式各样的样机拼装琳琅满目。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

随后,他展示示了一段视频,Facebook 工程师在参照宜家同款设计书后,花了数小时从零组装出了一台 Surround 360。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

但 Cabric 说,搞定了硬件后,真正(需要工程师们发挥才干和智慧)的地方才刚刚开始。「硬件是『相对容易』的部分」,虽然目前已经在 GitHub 上开放了代码,但 Cabric 表示,更多的尝试依然取决于工程师们。

Facebook VR 总监 Brian Cabral我们是如何设计 Surround 360 的?附PPT|SIGGRAPH Asia 2016

在会后, Cabric 了解目前产品研究的进展,他表示目前还不会另外设计一款专业级的成型版全景视频相机,「在 Facebook 买下 Oculus 的时候,其实我们都知道开源全景相机是必然趋势,但目前我们还没有这样的想法。在下个月我们会继续优化代码,并开放更多的细节,让更多的用户能够获得和别人分享传递信息的快乐。」


信息来源:雷锋网


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