光场 Light Field /Lumigraph

我们看到的世界，是一张图

全光函数 The Plenoptic Function

用来描述人可以看到什么

把每个看到的东西参数化

经纬度的观察角、光波颜色、时间t
这些构成了电影。（在某个固定时刻往固定角度看到固定的颜色）

再加入xyz的坐标，这就是全息世界
不仅可以看到，还可以改变位置
在任何位置，任何时间看向任何位置得到颜色/东西

从这7个维度，就可以描述人能够看到的整个世界

采样全光函数 Sampling Plenoptic Function

2D情况

光场

是全光函数的一个小部分
他需要的是二维的位置（包围盒的uv）和二维的方向（两个平面上的点确定一个方向 st）
所以光场是4维的

对于一个物体，给予一个包围盒，然后记录每个点往任意方向看到的光
就是这个物体的光场
这样定义我们就不需要知道包围盒里面的物体长啥样。
查询过程就像我们人在屋子里从窗口往外看，只需要知道窗口平面的光线信息
原理就是：光路是可逆的，我们知道了包围盒任意一点往任意方向的光线，就知道从任意位置看往包围盒任意一点的光线。

如何使用呢
当摄像机放在紫色点的时候就可以查询光路所在光场中的信息

uv 平面和 st 平面

我们记录的光场相当于就是st上取一个点，uv上取一个点然后连接成为一条光线记录物体在uv平面左边，整个世界在st平面的右边

如果从uv上取一个点，看向所有的st平面点

这就相当于针孔摄像机，我们物体的所有光线都穿过这个孔被记录下来，看到了完整的物体
切换uv平面的点就是切换摄像机的摆放位置，得到的就是不同角度看到的物体

如果从st平面取一个点，看向所有的uv

记录了同一个物体，不同方向是什么
打到st一个像素上，来自uv不同方向的光是什么。
或者说，从uv上取所有点看向st上一个点，每一个uv点贡献的值是什么。
这就是把相机拍摄到的irradiance展开为不同方向的radiance

光场摄像机

光场摄像机，就是记录了所有到达这个位置的光线信息
可以理解为

普通摄像机，st平面就是感光元器件上，一个像素就是一个值（上图uv的平均）
广场摄像机，st平面每个像素格子都是一个透镜，把光的各个方向信息记录在右边的感光元器件上的子像素上，一个像素格子是很多值（上图uv）。

微透镜原理

把原来放置感光元器件的一个像素的地方替换成一个透镜，然后再在后面放置感光元器件，这样就让每个像素记录的不是irradiance 而是radiance，因为透镜组让每个像素也记录了光的方向信息。
这样我们看一个像素的时候，看的是它的某一个方向的光线。

原本要记录一个像素，现在要记录一块像素，所以分辨率也就降低了
任何一个光场像素圆的内部

平均起来就是一般相机的结果
每个子像素记录的就是不同方向的光线的信息

问题

低分辨率
高造价

作用
支持后期重新聚焦，调整光圈大小，调整焦距等

虚拟移动相机的位置

取不同方向的光线，就像是移动了相机的位置
同理，动态聚焦

Color

What is color

牛顿通过棱镜法线，白光可以被分成不同的颜色
分解了的颜色合到一起又可以合成白色
颜色是一个混合出来的结果

可见光谱 Visible Spectrum of Light

光谱就是光线的能量在不同波长上的分布
400-700nm 从紫外到红外（能量越来越低）

E=hc/λ = hf

E为能量,单位为kJ；
h为普朗克常量,单位为h=6.62606896（33）×10^（-34） J·s或者h=4.13566743(35)×10^（-15） eV·s；
c为光速,单位为c=3.153×10^8m/s；
λ为波长,单位为μm.
普功率密度 SPD Spectral Power Distribution
通过SPD描述光在不同波长上的强度。

不同光的SPD不同，具有线性性质
什么是颜色 - 感知
颜色是人的感知 human perception 不是物理上的东西，跟人有关。
Color perception
人眼结构 Anatomy of the human eye