摘自中關村(cūn)在線
在科幻電影(yǐng)中我們時(shí)常可(kě)以看到這(zhè)樣一個(gè)場(chǎng)景：
主角輕輕揮一下(xià)手，眼前就會出現一塊虛拟的(de)顯示屏，屏幕上的(de)内容不僅可(kě)以任意切換，
甚至還(hái)能夠通(tōng)過它實現與遠(yuǎn)在千裏之外的(de)人(rén)面對(duì)面交談。
這(zhè)就是全息投影(yǐng)技術，而作爲一款全新的(de)黑(hēi)科技，
全息投影(yǐng)受到的(de)關注度也(yě)是越來(lái)越高(gāo)，
今天筆者就用(yòng)四個(gè)問題來(lái)和(hé)大(dà)家剖析一下(xià)這(zhè)個(gè)黑(hēi)科技的(de)前世今生。
告别實體屏幕！四大(dà)問題解析全息投影(yǐng)
舞台上的(de)虛拟形象真是全息投影(yǐng)麽？
讀者們見到最多(duō)的(de)全息投影(yǐng)恐怕就是在各種演唱會上。
2010年，日本著名的(de)虛拟偶像初音(yīn)通(tōng)過全息投影(yǐng)技術亮相演唱會。
雖然當時(shí)的(de)技術還(hái)不夠成熟，但是立體化(huà)的(de)初音(yīn)一經亮相就受到了(le)廣泛的(de)關注，
從2D到3D的(de)效果轉變狠狠的(de)沖擊著(zhe)一衆宅男(nán)們的(de)神經元。
虛拟偶像初音(yīn)使用(yòng)全息投影(yǐng)技術亮相
無獨有偶，在安德烈·羅米爾·揚和(hé)科多(duō)紮爾·布羅德斯的(de)演唱會上，
美(měi)國的(de)已故嘻哈巨星圖派克·阿瑪魯·夏庫爾以虛拟影(yǐng)像的(de)方式重登舞台，
不僅可(kě)以在台上載歌(gē)載舞，甚至還(hái)可(kě)以來(lái)回走動并與台下(xià)的(de)觀衆打招呼，
一切都看起來(lái)非常真實，這(zhè)引發了(le)粉絲們的(de)激烈討(tǎo)論。
已故美(měi)國嘻哈巨星圖派克以虛拟影(yǐng)像的(de)方式重登舞台
類似的(de)技術目前在舞台上應用(yòng)非常廣泛，看起來(lái)科技感十足。
很多(duō)人(rén)都在用(yòng)“全息投影(yǐng)”來(lái)稱呼它，但很遺憾，這(zhè)些都不是全息投影(yǐng)技術，
它們的(de)真名字叫做(zuò)佩伯爾幻像，雖然與全息技術效果類似，但它與真正的(de)“全息投影(yǐng)”還(hái)相差甚遠(yuǎn)。
佩伯爾幻像是一種很巧妙的(de)光(guāng)學錯覺技術，但它的(de)原理(lǐ)并不複雜(zá)。
燈光(guāng)照(zhào)射在真實表演者身上，透過玻璃映射在舞台上的(de)特定區(qū)域就形成了(le)上圖中的(de)虛拟影(yǐng)像，
這(zhè)就是佩伯爾幻像的(de)成像過程。而今天在搭配了(le)CG技術和(hé)高(gāo)亮度燈光(guāng)之後，
佩珀爾幻象表演可(kě)以做(zuò)到栩栩如生、惟妙惟肖。
佩伯爾幻像原理(lǐ)圖
從上圖我們就可(kě)以清晰的(de)看到，無論是虛拟偶像初音(yīn)還(hái)是已故的(de)嘻哈巨星，
它們能夠登上舞台都是通(tōng)過了(le)巧妙的(de)光(guāng)學錯覺技術來(lái)實現的(de)。
而從另一個(gè)角度來(lái)說，無論是中國還(hái)是外國，舞台上的(de)虛拟形象都有一些共通(tōng)的(de)特點，
那就是場(chǎng)景很固定并且在一定要處在黑(hēi)暗當中，這(zhè)與我們在科幻電影(yǐng)中看到的(de)效果相差甚遠(yuǎn)。
關于兩者的(de)差别，簡單來(lái)說真正的(de)全息投影(yǐng)不需要任何特殊介質就能在上方的(de)空氣裏顯示出影(yǐng)像，
從任何角度觀看都不會影(yǐng)響清晰度，而且人(rén)能從畫(huà)面中走過去。
而佩伯爾幻像是用(yòng)傾斜成各種角度的(de)光(guāng)學材料折射光(guāng)源形成的(de)視覺效果，觀衆隻能在特定的(de)角度觀影(yǐng)，
您如果想從畫(huà)面當中穿過，隻會撞破鼻子。
究竟什(shén)麽是全息投影(yǐng)技術？
全息投影(yǐng)技術也(yě)稱虛拟成像技術，
它是利用(yòng)幹涉和(hé)衍射原理(lǐ)記錄并再現物(wù)體真實三維圖像的(de)技術，它的(de)實現分(fēn)爲兩個(gè)步驟。
第一步是利用(yòng)幹涉原理(lǐ)記錄物(wù)體光(guāng)波信息，也(yě)就是拍(pāi)攝過程。
被攝物(wù)體在激光(guāng)輻照(zhào)下(xià)形成漫射式的(de)物(wù)光(guāng)束；
另一部分(fēn)激光(guāng)作爲參考光(guāng)束射到全息底片上，和(hé)物(wù)光(guāng)束疊加産生幹涉，
把物(wù)體光(guāng)波上各點的(de)位相和(hé)振幅轉換成在空間上變化(huà)的(de)強度，
從而利用(yòng)幹涉條紋間的(de)反差和(hé)間隔将物(wù)體光(guāng)波的(de)全部信息記錄下(xià)來(lái)。
記錄著(zhe)幹涉條紋的(de)底片經過顯影(yǐng)、定影(yǐng)等處理(lǐ)程序後，便成爲一張全息圖，或稱全息照(zhào)片。
全息投影(yǐng)拍(pāi)攝過程圖解
第二步是利用(yòng)衍射原理(lǐ)再現物(wù)體光(guāng)波信息，也(yě)就是成像過程。
全息圖猶如一個(gè)複雜(zá)的(de)光(guāng)栅，在相幹激光(guāng)照(zhào)射下(xià)，
一張正弦型全息圖的(de)衍射光(guāng)波可(kě)給出兩個(gè)象，即原始象（又稱初始象）和(hé)共轭象。
再現的(de)圖像立體感強，具有真實的(de)視覺效應。
全息圖的(de)每一部分(fēn)都記錄了(le)物(wù)體上各點的(de)光(guāng)信息，
故原則上它的(de)每一部分(fēn)都能再現原物(wù)的(de)整個(gè)圖像，
通(tōng)過多(duō)次曝光(guāng)還(hái)可(kě)以在同一張底片上記錄多(duō)個(gè)不同的(de)圖像，而且能互不幹擾地分(fēn)别顯示出來(lái)。
全息投影(yǐng)早在70年以前就被人(rén)提出了(le)，
1947年，英國匈牙利裔物(wù)理(lǐ)學家丹尼斯·蓋伯在研究電子顯微鏡過程中，
首次提出了(le)全息術這(zhè)一全新的(de)成像概念，
而蓋伯也(yě)因此項工作獲得(de)了(le)1971年的(de)諾貝爾物(wù)理(lǐ)學獎，
發明(míng)之初這(zhè)個(gè)黑(hēi)科技一直被應用(yòng)于電子顯微技術中。
理(lǐ)學家丹尼斯·蓋伯首先提出了(le)全息技術這(zhè)一概念
但可(kě)惜的(de)是，雖然誕生已經有70年了(le)，
但目前世界上還(hái)沒有成熟的(de)能夠直接通(tōng)過空氣呈現影(yǐng)像的(de)全息技術，很多(duō)還(hái)停留在實驗室階段。
目前比較接近的(de)技術是美(měi)國麻省理(lǐ)工學院研究生達因發明(míng)的(de)空氣投影(yǐng)
和(hé)交互技術以及日本公司激光(guāng)束投射實體的(de)3D影(yǐng)像技術，但這(zhè)些距離商業化(huà)還(hái)非常遙遠(yuǎn)。
全息投影(yǐng)技術進展到了(le)什(shén)麽階段？
理(lǐ)想很豐滿，現實很骨感，目前對(duì)于全息投影(yǐng)技術來(lái)說面臨的(de)最大(dà)問題就是介質。
因爲沒有介質的(de)話(huà)光(guāng)是不會發生折射的(de)，這(zhè)也(yě)就意味著(zhe)類似科幻片中的(de)效果不可(kě)能實現。
但即便如此，世界各國對(duì)于全息技術都進行了(le)充分(fēn)的(de)研究，
而目前比較先進的(de)全息投影(yǐng)技術共有三種實現方式。
空氣投影(yǐng)和(hé)交互技術：美(měi)國麻省理(lǐ)工學院的(de)研究生達因發明(míng)了(le)一種空氣投影(yǐng)和(hé)交互技術，
這(zhè)是顯示技術上的(de)一個(gè)裏程碑，它可(kě)以在氣流形成的(de)牆上投影(yǐng)出具有交互功能的(de)圖像。
此技術來(lái)源海市蜃樓的(de)原理(lǐ)，将圖像投射在水(shuǐ)蒸氣上，
由于分(fēn)子震動不均衡，可(kě)以形成層次和(hé)立體感很強的(de)圖像。
空氣投影(yǐng)和(hé)交互技術
激光(guāng)束投射實體的(de)3D影(yǐng)像：這(zhè)項技術是由一家日本公司發明(míng)的(de)，
它主要是利用(yòng)氮氣和(hé)氧氣在空氣中散開時(shí)，混合成的(de)氣體變成灼熱(rè)的(de)漿狀物(wù)質，
并在空氣中形成一個(gè)短暫的(de)3D圖像。
這(zhè)種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來(lái)實現。
360度全息顯示屏：南(nán)加利福尼亞大(dà)學創新科技研究院研制成功一種360度全息顯示屏，
這(zhè)種技術是将圖像投影(yǐng)在一種高(gāo)速旋轉的(de)鏡子上從而實現三維圖像，
但是總體來(lái)看，這(zhè)項技術依舊(jiù)沒有擺脫對(duì)介質的(de)依賴。
電影(yǐng)中的(de)内種全息顯示技術距離我們還(hái)很遙遠(yuǎn)
不論哪種全息投影(yǐng)技術，目前還(hái)隻是停留在研究階段，距離量産還(hái)有很遙遠(yuǎn)，
另外要注意的(de)是，它們的(de)成本也(yě)都非常昂貴。
因此現在您要想看真正的(de)全息投影(yǐng)技術，筆者建議(yì)您還(hái)是應該去電影(yǐng)院。
全息投影(yǐng)技術的(de)應用(yòng)前景可(kě)以說非常廣泛，
這(zhè)項技術融合了(le)多(duō)媒體、互聯網以及物(wù)聯網等多(duō)項技術，
從而可(kě)以增加遠(yuǎn)程控制和(hé)遠(yuǎn)程的(de)傳輸與連接，
同時(shí)它的(de)錐面清晰度和(hé)展架的(de)自由組合等等都是不小的(de)創新。
全息投影(yǐng)技術将會徹底改變我們的(de)日常工作和(hé)生活
我們可(kě)以暢想一下(xià)，真正的(de)全息投影(yǐng)技術一旦可(kě)以實現完全商業化(huà)，
将會突破傳統的(de)聲、光(guāng)、電局限，将更加真實的(de)3D畫(huà)面呈現在觀衆面前，
從而打破了(le)虛拟世界與現實世界的(de)阻隔，人(rén)們可(kě)以随時(shí)随地體會到真實的(de)畫(huà)面沖擊感。
換句話(huà)說，全息投影(yǐng)技術的(de)實現将會在顯示領域爆發一場(chǎng)換代革命，
我們将會從2D時(shí)代進入到3D顯示時(shí)代。到那時(shí)電影(yǐng)院将會和(hé)足球場(chǎng)一樣。
觀衆可(kě)以像看足球比賽一樣欣賞好萊塢巨星閃轉騰挪。
