能看還能摸的3D全息投影

技術(shù)宅

日本的Aerial Burton公司開發(fā)出了一種利用高聚光脈沖激光的新型全息顯示技術(shù)，可以將3D圖像呈現(xiàn)在空中，而不需要通過屏幕等顯示。近來該公司又對這種技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，可以讓這種3D影像開始支持觸控操作，實(shí)現(xiàn)了能看還能摸的3D全息投影，給人帶來全新的感受。

技術(shù)掃盲

認(rèn)識3D全息投影

全息投影顧名思義就是可以將物體全部信息投射到特定屏幕或者區(qū)域的一種投影技術(shù)，它的原理是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像。

常規(guī)的投影和全息投影最主要的不同就是投影信息不同，前者只是通過投影儀簡單將電腦中的圖片或者文本的平面圖像投射到投影屏幕上，后者則是通過先拍攝物體三維、全息信息圖，然后再借助全息投影技術(shù)將拍攝物體使用三維、立體的方式進(jìn)行還原，可以獲得極為真實(shí)的虛擬體驗，類似我們之前介紹的裸眼3D技術(shù)。比如在2015年羊年春晚，李宇春借助全息投影技術(shù)在舞臺傾情演繹中國風(fēng)歌曲《蜀繡》，在臺上我們可以看到另一個三維全息展示的“李宇春”（圖1）。

怎樣獲得全息 ?全息投影技術(shù)解密

從上面的圖片我們可以看到，運(yùn)用全息投影技術(shù)后我們可以將人物的三維影像信息動態(tài)地展示在舞臺上，效果就類似一個真人站在舞臺上。那么這個全息信息是怎么獲得并展示在我們面前的？

這首先就要從全息投影的拍攝說起，普通的攝像只是使用感光膠片記錄二維影像平面信息。全息攝影則采用激光作為照明光源，它將光源發(fā)出的光分為兩束，其中一束直接射向感光片，另一束經(jīng)被攝物的反射后再射向感光片。兩束光在感光片上疊加產(chǎn)生干涉，感光底片上各點(diǎn)的感光程度不僅隨強(qiáng)度也隨兩束光的位相關(guān)系而不同。所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強(qiáng)度，也記錄了位相信息。因此它保存的是拍攝對象的三維信息（圖2）。

在需要進(jìn)行全息投影的時候，3D全息投影儀通過光源照射在全息圖上，這束光源的頻率和傳輸方向與原來照射的完全一樣，這樣通過投射全息圖到特定的區(qū)域如舞臺等位置，在舞臺上就可以將原來拍攝的全息影像以三維、立體的方式呈現(xiàn)出來，可以非常真實(shí)地還原原來拍攝的3D全息影像。比如在周杰倫2013年“魔天倫”演唱會上，穿越“復(fù)活”的鄧麗君就是以全息投影的方式出現(xiàn)在舞臺上的（圖3）。

當(dāng)然這只是單純還原顯示拍攝的全息圖像，Aerial Burton公司開發(fā)的可觸摸的全息投影則更進(jìn)一步，它將激光對準(zhǔn)在空中的某個焦點(diǎn)，然后對周圍的氣體進(jìn)行加熱，接著對其進(jìn)行電離處理，這樣空氣中就會出現(xiàn)大量呈現(xiàn)漂浮狀態(tài)的等離子體，通過這些等離子體來顯示3D全息圖像，實(shí)現(xiàn)只借助空氣就可以顯示3D全息影像（圖4）。

當(dāng)我們手指觸碰到全息影像時，局部的亮度還會增強(qiáng)，投影系統(tǒng)可以感知這種亮度變化，然后將這個變化和觸控操作關(guān)聯(lián)起來。比如點(diǎn)擊影像正面對應(yīng)切換下一張圖片操作（這類似觸控手機(jī)上手指點(diǎn)擊區(qū)域，如點(diǎn)擊Android主頁按鈕對應(yīng)切換到桌面顯示），這樣當(dāng)我們點(diǎn)擊空氣中3D全息圖的正面部位時就顯示下一張圖像，實(shí)現(xiàn)類似觸控設(shè)備上的翻頁操作。通過觸控空氣中顯示的全息圖像，我們就可以執(zhí)行相應(yīng)的觸控操作，從而實(shí)現(xiàn)能看還能摸的3D全息投影效果（圖5）。

3D全息投影 ?影響你我生活

因為3D全息投影不需要借助傳統(tǒng)投影屏幕即可將極度真實(shí)還原到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，這可以給我們的生活帶來很多的便利。

對于商家或者廠家來說，全息投影可以讓消費(fèi)者更真實(shí)地感受新產(chǎn)品。比如在日常生活中，一些廠家經(jīng)常要推出各種新品，如果新品的使用較為復(fù)雜，如新品汽車，如果要全方位向觀眾展示，那么就可以使用全息投影的方式，只要預(yù)先拍攝好汽車的各個三維信息，然后通過全息投影，這樣在現(xiàn)場無需擺放新車就可以全方位進(jìn)行展示，再結(jié)合觸摸體驗，可以大幅提升新品的展示效果。

對于消費(fèi)者來說，全息投影可以讓我們更真實(shí)地感受很多原來無法現(xiàn)場體驗的活動，如明星演唱會、世界T臺模特秀，因為這些活動現(xiàn)在可以借助全息投影進(jìn)行真實(shí)還原。已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營的韓國愛寶樂園的K-POP館就提供PSY、2NE1、BigBang等音樂影像，采用3D全息投影的方式，365天連續(xù)為游客進(jìn)行演出，并且保障影像的絕對還原度到90%。這樣每一個游客在K-POP館可以隨時隨地觀看到PSY等巨星的演出活動（圖6）。