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什么是全息投影技术?我们距离真全息投影还有多远?

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发表于 2022-10-9 13:59:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

提到全息投影,大家首先会想到演出中的类似场景,最著名的就是日本虚拟偶像初音演唱会。但遗憾的是,这种显示方式只是一种视觉欺骗,距离真正意义上的全息投影还相去甚远,那我们现在距离真全息投影还有多远呢?

        舞台上的“初音”是真正全息投影么?


“初音”演唱会上的这种虚拟显示方式专业名称叫做“佩伯尔幻像”,它巧妙利用了光学错觉,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,这就是它的成像过程,其实并不复杂,只是一种视觉欺骗。

        虽然看起来也是立体的,但佩伯尔幻像与真实的全息投影差距极大。它需要光学材料折射光源才能形成立体视觉效果,观众也只能在特定的角度观影。除此以外,细心的朋友也会发现,类似这种演出必须在黑暗环境才能实现,这与科幻电影中的效果相差甚远。

        什么是全息投影技术?

        全息投影技术也称虚拟成像技术,1947年由英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯提出。它是利用干涉和衍射原理记录并重现物体真实三维图像,从而实现3D显示。

        全息投影技术的实现分为两步,首先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。


        全息投影拍摄过程

        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。

        真正的全息投影,发展如何?

        世界各国对于全息技术也进行了充分研究,目前取得了一定成果。比较先进的全息投影技术共有三种实现方式。首先是空气投影和交互技术,它的原理类似海市蜃楼,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。

        第二种方式是激光束投射实体的3D影像,这项技术由一家日本公司发明,它利用氮气和氧气在空气中进行小型爆破形成灼热的浆状物质,以此为介质形成3D图像。最后一种是360度全息显示屏,这种技术将图像投影在一块高速旋转的镜子上从而实现三维图像。

        虽然比“佩伯尔幻像”更进一步,但他们还是没有摆脱投影介质,只是将二维变成了三维而已,与电影中那种挥挥手就能出现的显示屏还差着很远,况且就连这些技术也只是停留在实验阶段,距离大规模商用还很漫长。

        除此以外笔者了解到还有一项新技术,它通过激光聚焦,将空气中的物质离子化,形成一个离子雾光点,看起来就像真正的全息投影一样。虽然它摆脱了介质,可以直接在空气中形成三维影像,但严格来说已经不属于全息投影的范畴,而且价格极高,目前也只是停留在实验阶段。

        总而言之,我们现在距离真正的全息投影还很遥远。


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