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【观点】吹了快70年,全息影像为何一直不能普及

2017-5-4 11:08:03点击:

【观点】吹了快70年,全息影像为何一直不能普及

      总是有人抱有这样的幻想。在未来,人类可以完全抛弃电视、电脑、手机这些带有屏幕的显示产品。就像在各种各样的科幻、谍战大片中,用手一挥,巨大的显示屏上多页图表或者照片直接出现在面前,无需触碰屏幕,用手一挥,屏幕上的内容自然切换。甚至能够让不同时空的人面对面进行交谈,这些都被统称为全息影像技术。

      有人可能刚刚看完第一段,就已经迫不及待的准备到评论区大怼特怼一番笔者,你们也许会说,全息影像技术其实早就已经出现了,而且目前已经开始被广泛应用起来,比如说几年前周杰伦演唱会中与已故传奇歌星-邓丽君上演的隔空对唱,当时演唱会中布设了3D全息投影设备,并且经过了精密的调教最后呈现出了仿佛真实存在的邓丽君。还有那个唱甩葱歌的虚拟歌手初音未来演唱会。奥运会、春晚等大型舞台类节目中全息影像技术也频频亮相。

全息技术在科幻电影中频频出现
当我们在各种科幻电影中看到的场面活生生地出现在眼前时,全世界就开始为这些黑科技疯狂点赞,笔者也确实被这些梦幻般的虚拟现实所震撼,但是冷静下来仔细观察,它们都有一些共通的缺陷:场景固定且在展现时都处于黑暗的环境之中,这就与钢铁侠中托尼·斯塔克利用全息技术在大灯照耀的办公室下操作相差甚远。


初音未来演唱会虚拟演唱会


1目前的全息影像技术都是假的!

不要惊讶,全息影像这项技术确实已经出现了七十年之久。1947年,英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯,全息投影的发明是盖伯在英国BTH公司研究增强电子显微镜性能手段时的偶然发现,他因此项工作获得了1971年的诺贝尔物理学奖。这项技术从发明开始就一直应用于电子显微技术中,在这个领域中被称为电子全息投影技术。


真正的全息影像大概是这种
根据维基百科给出的定义,真正的全息影像技术是指通过相干光(激光就是其中一种)干涉原理记录和查看图像,当合适地将其呈现时,便可以精确地再现被记录物体的三维外观。是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部信息(振幅、相位)的照相技术,而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建,仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片,可以看到被拍摄的物体的不同的角度,因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。


周杰伦与“邓丽君”隔空对唱并非真正的全息技术

       简单讲,真正的全息影像可以说是不同过任何介质,从地平线上的空气中就能显示出来影像,而且观看角度可以随意变换,体验者能够从三维立体的画面之中穿梭自如。目前我们看到的一些令人震撼的场景,比如说上文中提到的周杰伦演唱会、初音未来虚拟歌手等等其实并不是真正的全息技术。

“佩珀尔幻象”原理图

       很可惜,目前世界上还没有直接通过空气不通过其他介质呈现的技术并没有出现,甚至连相关理论都没有形成。目前,绝大多数我们看到的舞台表演中运用的所谓全息技术,都是“佩珀尔幻象”或是投影,不应该被称为全息。

周杰伦与邓丽君隔空对唱这种技术,邓丽君的三维立体图像是事先使用计算机技术制成的,然后,通过投影将影片在舞台上的全息投影膜上播放。而巨大全息膜呈45度角放置在舞台上,通过地面的投影折射上去。这种全息膜具有一半透光,一半反光的特点,呈半透明状,在保持清晰图像的同时,产生逼真的空间效果。

2这种假全息影像自己在家就能做.其实步骤非常简单,首先准备直尺、剪刀、圆规、胶水(或透明胶带)。材料:普通透明塑料薄膜(不能太软)、一张草稿纸。当然要有一台能够播放视频的设备,比如说手机或者平板。
注意事项:等腰三角形的顶角为70.2度,“底边等于屏幕的宽度”这个不需要太标准,只要不比播放的视频宽度小就可以。

图片来自百度经验

制作流程: 步骤一:确定屏幕的宽度,用尺子量下。我的手机4.9cm 步骤二:在草稿纸上画以等腰三角形的腰长为半径画圆,在圆上任意一点为圆心,半径为等腰三角形的底边(即屏幕宽度) 步骤三:将塑料薄膜覆盖在所画的圆上,在三角形的顶点处扎孔以作标记。用刀切割下四个连在一起的等腰三角形。 步骤四:将边沿两边用胶水或胶带连在一起,呈金字塔状。


图片来自百度经验

操作:下载一段3D全息视频或者图片,将手机打开后水平放到金字塔上,屏幕中心对应塔尖,尽量挨着。并且周围的环境最好是暗场灯光不要太亮,水平直视金字塔一面,这样一段全息影像就被投射出来了。

3看多了科幻片都觉得理所应当了
 

      如果我们把科幻电影里那种打开一个类似手表的装置就能凭空产生一个与实物大小相符,不受光线影响,并且在任何角度都能完美呈现的虚拟景象,估计未来数年内都不会出现。因为没有介质的话光是不会发生折射的,也就意味这这种技术在空气中中就能够转折。目前最接近的技术是美国麻省理工学院研究生Chad Dyne发明的空气投影和交互技术,影像可以在气流形成的介质中投射出具有交互功能的图像。

Chad Dyne发明的空气投影和交互技术

     让我们把全息技术的概念扩大一下,上文中讲到的“佩珀尔幻象”姑且算作是全息影像技术,在消费级市场普及的难度依然巨大。由于造价昂贵加上环境要求较为严苛,继续拿周杰伦的隔空对唱为例,周杰伦与45名特效师组成的团队奋战了2个多月,怒砸一亿新台币,才成功将邓丽君“复活”。


目前市场上大多数还是这种金字塔式全息投影

另外这项技术在环境上也有着相当大的限制。为了保证投射质量,投影设备工作时周围都不能出现强光源。这也就是为什么目前全息投影设备只有在大型演唱会或者大型发布会中才会应用,在消费级市场一直无法得到普及的原因。


相信未来全息技术会越来越广泛也越来越完善

4写在最后

看多了科幻片,都觉得这是理所当然应该存在的东西。在本文中,虽然笔者不止一次地给大家泼冷水,但是我与大家迫切想要体验如临虚幻世界的心情是一样的。目前市场上VR、AR等虚拟现实技术火热发展,让我们或多或少体验到什么是使人眼产生和实际环境完全感觉一样的视觉效果。随着全息投影技术的不断发展,相信未来的应用会越来越广泛也越来越完善,届时我们也就真正进入了科幻时代。