告别实体屏幕! 四大问题解析全息投影

 行业资讯     |      2019-04-22 14:33
在科幻电影中我们时常可以看到这样一个场景:主角轻轻挥一下手,眼前就会出现一块虚拟的显示屏,屏幕上的内容不仅可以任意切换,甚至还能够通过它实现与远在千里之外的人面对面交谈。这就是全息投影技术,而作为一款全新的黑科技,全息投影受到的关注度也是越来越高,今天笔者就用四个问题来和大家剖析一下这个黑科技的前世今生。
 
告别实体屏幕! 四大问题解析全息投影
 
舞台上的虚拟形象真是全息投影么?
 
读者们见到最多的全息投影恐怕就是在各种演唱会上。2010年,日本著名的虚拟偶像初音通过全息投影技术亮相演唱会。虽然当时的技术还不够成熟,但是立体化的初音一经亮相就受到了广泛的关注,从2D到3D的效果转变狠狠的冲击着一众宅男们的神经元。
 
虚拟偶像初音使用全息投影技术亮相
 
无独有偶,在安德烈·罗米尔·扬和科多扎尔·布罗德斯的演唱会上,美国的已故嘻哈巨星图派克·阿玛鲁·夏库尔以虚拟影像的方式重登舞台,不仅可以在台上载歌载舞,甚至还可以来回走动并与台下的观众打招呼,一切都看起来非常真实,这引发了粉丝们的激烈讨论。
 
 
已故美国嘻哈巨星图派克以虚拟影像的方式重登舞台
 
类似的技术目前在舞台上应用非常广泛,看起来科技感十足。很多人都在用“全息投影”来称呼它,但很遗憾,这些都不是全息投影技术,它们的真名字叫做佩伯尔幻像,虽然与全息技术效果类似,但它与真正的“全息投影”还相差甚远。
 
佩伯尔幻像是一种很巧妙的光学错觉技术,但它的原理并不复杂。灯光照射在真实表演者身上,透过玻璃映射在舞台上的特定区域就形成了上图中的虚拟影像,这就是佩伯尔幻像的成像过程。而今天在搭配了CG技术和高亮度灯光之后,佩珀尔幻象表演可以做到栩栩如生、惟妙惟肖。
 
佩伯尔幻像原理图
 
从上图我们就可以清晰的看到,无论是虚拟偶像初音还是已故的嘻哈巨星,它们能够登上舞台都是通过了巧妙的光学错觉技术来实现的。而从另一个角度来说,无论是中国还是外国,舞台上的虚拟形象都有一些共通的特点,那就是场景很固定并且在一定要处在黑暗当中,这与我们在科幻电影中看到的效果相差甚远。
 
关于两者的差别,简单来说真正的全息投影不需要任何特殊介质就能在上方的空气里显示出影像,从任何角度观看都不会影响清晰度,而且人能从画面中走过去。而佩伯尔幻像是用倾斜成各种角度的光学材料折射光源形成的视觉效果,观众只能在特定的角度观影,您如果想从画面当中穿过,只会撞破鼻子。
 
究竟什么是全息投影技术?
 
全息投影技术也称虚拟成像技术,它是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实三维图像的技术,它的实现分为两个步骤。
 
第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,也就是拍摄过程。被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。
 
全息投影拍摄过程图解
 
第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,也就是成像过程。全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张正弦型全息图的衍射光波可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。
 
全息投影早在70年以前就被人提出了,1947年,英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯在研究电子显微镜过程中,首次提出了全息术这一全新的成像概念,而盖伯也因此项工作获得了1971年的诺贝尔物理学奖,发明之初这个黑科技一直被应用于电子显微技术中。
 
理学家丹尼斯·盖伯首先提出了全息技术这一概念
 
但可惜的是,虽然诞生已经有70年了,但目前世界上还没有成熟的能够直接通过空气呈现影像的全息技术,很多还停留在实验室阶段。目前比较接近的技术是美国麻省理工学院研究生达因发明的空气投影和交互技术以及日本公司激光束投射实体的3D影像技术,但这些距离商业化还非常遥远。