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顯示技術的終極目標——全息投影!

「手輕輕一揮,眼前就出現一個虛擬的顯示屏,裏面的畫面可以隨意切換,還可以跟人視頻通話」,這是科幻電影中再熟悉不過的場景。這項神秘的黑科技,就是全息投影技術。

關於全息投影,在現實生活中運用的也很廣泛。

為紀念鄧麗君逝世23周年,日本一節目利用全息投影技術,令一代歌后「復活」!

2010年,日本著名的虛擬偶像初音未來通過全息投影技術亮相演唱會。

李宇春2015年央視春晚的歌曲表演《蜀繡》,在表演時一下子分了三個分身出來,形成4個李宇春同台的奇特場景,震撼無比……

從鄧麗君演唱會的視頻中可以看出,現場觀眾可以從多個視角觀看到鄧麗君的演唱,效果逼真,畫面細膩。

雖說炫酷效果讓人們看得目瞪口呆,但日本電視節目呈現的3D全息影像鄧麗君,還不能說是「嚴格意義上的3D全息投影」。

初音未來虛擬偶像演唱會也是如此,雖然給我們呈現出了栩栩如生的立體影像,但是其必須在固定的舞台上,且要在黑暗當中才能實現。

上面的幾種表演形式都不是真正的全息,這是一種光學錯覺技術,名為「Pepper’s Ghost」(佩珀爾幻象)。由於全息實現的效果和佩珀爾幻象達到視覺效果類似,致使許多人將兩者概念混淆,實際上它們是不同的技術。也有人稱佩珀爾幻象這類視覺效果為偽全息。

佩珀爾幻象是如何實現的?

如上圖所示,觀眾們只看到舞台上出現的虛擬影像,但他們沒有看到舞台上藏着的一塊透明玻璃和舞台下面的真實表演者。燈光打在真實表演者身上,透過玻璃映射在舞台上的特定區域。因為早期的燈光不是很強,所以觀眾看到的影像亮度低。

現代的佩珀爾幻象表演可以做到栩栩如生,是因為我們有了高流明度的燈光和出色的CG技術。但其展示原理和最早的表演仍然是大同小異。

商業上常用的全息技術大致可分為兩類:一類是背投方式,投影機直接將影像投射到全息膜上。另一類是利用反射,將投影或LED圖像反射到呈45度放置的全息膜上。春晚李宇春的表演就是在舞台上架一個45度角的全息膜,利用地面的影像源,折射上去。

什麼是真正的全息投影?

全息投影作為一種無需配戴眼鏡的3D技術,主要是利用干涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像,使觀眾可以看到立體的虛擬人物。

第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息,也就是拍攝過程。被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產生干涉,把物體光波上各點的位相和振幅轉換成在空間上變化的強度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄着干涉條紋的底片經過顯影、定影等處理程序後,便成為一張全息圖,或稱全息照片。

第二步是利用衍射原理再現物體光波信息,也就是成像過程。全息圖猶如一個複雜的光柵,在相干激光照射下,一張正弦型全息圖的衍射光波可給出兩個象,即原始象(又稱初始象)和共軛象。再現的圖像立體感強,具有真實的視覺效應。

全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息,故原則上它的每一部分都能再現原物的整個圖像,通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來。

目前全球已知的全息投影技術有三種,分別是360度全息顯示屏技術、空氣投影技術、激光束投射技術。

360度全息顯示屏技術最容易理解,它是將圖像投射鏡子上,再讓鏡子進行高速的旋轉,從而產生3D的立體影像;

空氣投影技術則是利用水蒸氣,將影像投射在水蒸氣上,由於分子之間的震動不均衡,所以可以形成立體圖像;

激光束投射技術是最為複雜的,它是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時,混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質,並在空氣中投射出3D影像,但這種技術顯示的時間很短暫。

總的來說,這三種全息投影技術都還沒能擺脫介質的限制,成本也非常昂貴,而且都還停留在實驗室階段,短時間內商用是不太可能的。

全息投影作為顯示技術的終極目標,應用前景非常廣闊,這項技術融合了多媒體、互聯網以及物聯網等多項技術,從而可以增加遠程控制和遠程的傳輸與連接。

我們可以試想一下,真正的全息投影技術一旦實現完全商業化,將會突破傳統的聲、光、電局限,將更加真實的3D畫面呈現在觀眾面前。科幻電影中的酷炫場景也將離我們更近。換句話說,全息投影技術的實現將會在顯示領域爆發一場換代革命。

時代在發展,科技在創新。全息投影已經為我們提供了巨大的想像空間。市場在慢慢鋪開,對全息投影,這一新的視聽技術,未來可期!

 

引用來源:每日頭條

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