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行之关注 | 全息投影如何骗过你的大脑

时间:2018-06-13   点击次数:1294

 

最近出现的一款像“电风扇”一样的新型科技产品走红了网络,画面中的叶片在高速旋转后,居然可以在空中显现出3D全息投影效果来,让人不禁感叹。当然,这款产品并不是真的电风扇。



这款芯动科技自主研发出的超清3D全息投影设备——彩虹圈(Holo-Rainbo),当彩虹圈高速运转起来,空中就会显现动态立体的3D视觉影像,非常吸引人眼球。我们看到的3D全息投影,是因为旋转中的显示晶体不断变化,利用人眼的视觉暂留原理,形成完整连续的画面,达成一种3D全息成像的效果。



这款设备具备强大的3D展示能力,用途用法也非常多,不仅是一种装饰摆设,3D全息彩虹圈还可以运用于广告、店招、活动、展会、产品展示、个性化展示等众多领域方面。此外,这款彩虹圈(Holo-Rainbo)还可以随意拼接,想拼多大就拼多大,做到真正的无框成像,还可以通过手机APP一键传输文件,即可营造出最酷炫的视觉特效。


全息技术及全息投影

对于传统的影像记录,比如照片拍摄来说,都是记录物体呈像的光强,得到的是包括颜色、轮廓等等信息的2D画面。而在光强之外,物体影像其实还有相位信息。相位信息记录了物体与观察视角间的距离、运动轨迹、空间关系等信息,如果能把这部分信息也通过技术留存下来,那么就相对的获得了物体的"全部信息"——-也就是所谓"全息"。通过这种方式获得的静态或者动态呈像,就不是2D而是3D的了。



全息技术最广泛的应用,就是全息投影。一般来说,全息投影的思路是通过光的干涉和衍射原理,来记录并再现物体的三维信息。1947年,英国物理学家丹尼斯·盖伯在研究增强电子显微镜性能手段时偶然发明了全息投影术,很快这项技术被申请了专利,并获得了1971年的诺贝尔物理学奖。



最开始,全息投影被应用于电子显微技术中,作为一种科研手段存在。而现在,全息投影更多出现在展览、博物馆、舞台演出、时装秀上,作为给观众带来视觉震撼的一种手段。2010年,日本最著名的虚拟偶像初音未来在"大感谢祭"上使用全息投影技术亮相,可谓震撼全场。


关于三位视觉的形成


当大众提到全息时,他们想到的不是激光和干涉原理,而是眼中看到的漂浮在空中的三维影像。正是这个原因导致“全息”这个词被滥用,只要是震撼视觉的虚拟影像都有可能被叫做全息。


要让你眼中看到漂浮的三维影像,其实办法非常多,而且通常和激光、干涉没多大关系,而是在利用我们的视觉系统看外部世界的方式。当我们看近处的物体时,有6个主要的深度线索帮助我们形成三维视觉。

1、透视:远处的物体看起来更小;

2、遮挡:近处的物体会挡住处的物体;

3、双眼(立体)视差:左右眼看到同一物体的不同视图;

4、单眼(运动)视差:当头部运动时,远处和近处的物体会以不同幅度运动;

5、聚合:当眼睛聚焦在近处物体时两眼视线汇合;

6、调节:根据物体的距离,眼球相应地调整焦点。


全息影像就是要把这6个深度线索全部重现,完全骗过大脑,让它以为“见到鬼”了。

全息投影的实现方式



虽然目前全息投影技术有了不小进步,但是像《钢铁侠》等电影里那种随随便便就投到空气中的全息投影在今天并不成熟。在芯片运算和激光呈像技术相继成熟后,今天面临的最大问题只有一个:介质。因此为了找到合适的全息投影介质,科学家和科技公司们可谓煞费苦心。在不懈的努力下,今天全息投影实现主要有三种方式:



1、水雾投影。去一些旅游景区看过水幕电影的朋友应该对这项技术都不陌生。这是最简单也是成本最低的一种全息投影模式,将激光打在喷出的水雾上形成反射,从而展现出立体的全息影像。但这种技术的问题非常突出。那就是水雾的颗粒非常大,投影出的效果并不好。所以只能作为旅游景区借势营销,制造亦真亦幻效果的技术。另外笔者认为,站的太近容易被喷一身水也是这种技术无法广泛推广的关键所在。



2、激光旋转投影。这种投影的应用更少,仅仅在科学馆等少数博物馆里才能见到。它的模式是利用高速旋转的镜面来反射激光,利用观众的视觉误差来制造全息效果。问题是这种技术推广起来很麻烦,高速旋转的仪器首先噪声很大,并且存在危险。而且介质与投射影像之间必须高度配合,很难在一台仪器上展现若干不同的影像,导致成本十分高昂。



3、全息膜投影。今天使用最多的,就是全息膜投影。其原理是利用一层透明度很高的薄膜来反射出全息影像。搭配周围光线较暗,薄膜本身看不清,就有了所谓高仿全息的效果。



最早的全息膜技术,是像屏幕一样将薄膜树立在观众正面。但这样的问题是薄膜容易被看出来,并且观众不能离开正面视角,否则马上穿帮。2010年时初音应用的就是这种技术,但目前已经很少使用了。



如今更多的全息投影技术,都是将全息膜进行45°倾斜,通过底部或者顶部装置进行投影,在一块或者几块全息膜上折射。这样观看效果更加逼真,也可以在更大的角度观看到全息效果。



周杰伦演唱会上与邓丽君对唱,就是以这种技术完成的。但这种技术也不是没有瑕疵,比如投影区块必须要求暗光,一旦有白光干扰就会失真。并且模拟效果不够逼真,依旧存在色彩和像素上的问题。



人类真正追求的全息投影,其实还是空气中就能完成的全息投影。虽然距离商业化还有遥远的距离,但是其发展速度已经足够惊人了。或许某一天,它将摆脱舞台技术的窠臼,突然炸裂式的闯进我们的生活。一旦能够成真,绝对是人类科技历史的一次史诗级飞跃。

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