在科幻电影中主角面前可以凭空出现一块虚拟屏幕,不仅挥挥手就可以改变屏幕上的内容,甚至还能够通过它实现远程交互。这就是全息投影技术,这种黑科技由于效果逼真立体而受到了很多人的关注。身边也有朋友在畅想,应用全息投影将明星展示出来,从而实现和偶像的零距离接触,这种感觉想想都激动。
告别二维图像黑科技让你与明星零距离
不需要介质这才是真正的全息投影
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。
科幻电影中的效果短期内不可能实现
遗憾的是,科幻电影与现实差距甚远,目前真正的全息投影技术还停留在实验室阶段,“投影介质”问题极大地限制了全息投影技术的发展。笔者认为短时间内这项技术不可能走到我们的身边,大家现在还只能去电影院体验“真全息投影”的精妙。
没有全息也不怕类似技术应用广泛
佩伯尔幻像是与全息投影非常类似的一个技术,目前应用也最为广泛。这是一种很巧妙光学错觉技术,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虚拟影像,看起来和“全息投影”非常类似。
佩伯尔幻像原理图
佩伯尔幻像早已经被广泛的应用于各大舞台上,在不久前春晚上周董演唱的《告白气球》就是通过这种技术营造出了亦真亦幻的效果,引来观众的阵阵掌声。更早以前,李宇春的《蜀锦》以及G20峰会的文艺演出也都是用佩伯尔幻像把观众带进了亦真亦幻的迷城之中。
晚会中的科幻效果都是通过佩伯尔幻像完成的
除了大型演出之外,佩伯尔幻像也经常被应用在时装秀中,这项技术可以营造出科幻逼真的视觉效果,通过3D影像更好的把主题和细节展示在观众面前。不仅如此,这种虚拟现实相结合的方式比传统的模特更能吸引观众的目光。
佩伯尔幻像在广告行业也是大显身手。众所周知,立体影像要比二维平面的展示效果要好很多。这项技术将产品以立体的方式呈现出来,真实直观的同时更是科技感十足,越来越多的企业选择使用三维的方式在客户面前展示自己的产品。
东京奥运会也将采用3D全息实时投影技术
除此以外,最近有消息称2020年东京夏季奥运会也将采用3D全息实时投影技术。通过3D投影投射出真人大小的选手虚拟立体影像,让人仿佛置身其中,站在运动员的身边,完全重现激烈的比赛现场。并且该系统不要求参赛运动员佩戴运动传感器,观众也不需要戴3D眼镜观看比赛。
虽然还没有真正的全息投影,但是像佩伯尔幻像这类技术在各行各业已经有了广泛的应用。而奥运会3D全息直播的出现,更是能够让观众得到体验超越时间和空间娱乐的机会。换句话说,不久的将来我们的日常观影都可能会从二维进入到立体时代。
多点开花全息技术发展迅速
除了佩伯尔幻像,其他类似的全息投影技术也正在被研发当中,但正如前文所言,“介质”是制约全息投影技术最大的阻碍,短时间内这个问题还不太可能完美解决。放眼全世界,目前比较先进的全息投影技术共有三种实现方式。
空气投影和交互技术:美国麻省理工学院的研究生达因发明了一种空气投影和交互技术,这是显示技术上的一个里程碑,它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理,将图像投射在水蒸气上,由于分子震动不均衡,可以形成层次和立体感很强的图像。
空气投影和交互技术
激光束投射实体的3D影像:这项技术是由一家日本公司发明的,它主要是利用氮气和氧气在空气中散开时,混合成的气体变成灼热的浆状物质,并在空气中形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现。
360度全息显示屏:南加利福尼亚大学创新科技研究院研制成功一种360度全息显示屏,这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像,但是总体来看,这项技术依旧没有摆脱对介质的依赖。
未来3D全息影像的效果将会越来越好
目前这几个技术虽然距离量产还有很遥远,但已经取得了一定的成果。不久的将来,笔者认为比佩伯尔幻像更高端的全息技术会走进我们的视野当中,虽然它们依旧不能摆脱对介质的依赖,但是总体效果要比佩伯尔幻像更出色。
没有真全息依旧可以迎接3D时代
查阅资料后笔者发现了一件很令人振奋的消息,真正的全息投影现在不只是一个概念,已经进入了实验室阶段,目前已经有公司可以实现真正的全息投影技术,能够在空气中投射出影像。当然问题依旧有很多,首先就是由于像素低,这种投影的效果很差。其次这种投影设备造价高达百万美金,极其昂贵。因此在短时间内还不可能走出实验室。
真全息投影已经进入了实验室阶段(图片来自网络)
笔者认为,没有真正的全息投影我们同样可以走进全息时代,因为类似佩伯尔幻像技术已经足够成熟。很多演唱会上都有应用,甚至它还可以让已故的明星再次登台。从效果来看,由于计算机渲染技术的不断进步,虽然我们不能实现360度观影,但是在特定的位置我们依旧可以看到逼真而立体的画面效果,这不就意味着我们已经进入全息时代么?
不久的将来我们或许就可以进入3D全息时代
展望未来,随着新技术的发展和成本的不断下降,3D影像将会在更多的领域被应用。畅想一下,或许未来地铁站中的指路牌都会被3D影像所代替,到那时虽然可能像科幻片中那样的投影还没有出现,但我们依旧进入了全息时代。