在科幻電影中我們時(shí)?？梢钥吹竭@樣一個(gè)場景：主角輕輕揮一下手，眼前就會(huì)出現(xiàn)一塊虛擬的顯示屏，屏幕上的內(nèi)容不僅可以任意切換，甚至還能夠通過它實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)在千里之外的人面對(duì)面交談。這就是全息投影技術(shù)，而作為一款全新的黑科技，全息投影受到的關(guān)注度也是越來越高，今天筆者就用四個(gè)問題來和大家剖析一下這個(gè)黑科技的前世今生。

告別實(shí)體屏幕！ 四大問題解析全息投影

舞臺(tái)上的虛擬形象真是全息投影么？

讀者們見到最多的全息投影恐怕就是在各種演唱會(huì)上。2010年，日本著名的虛擬偶像初音通過全息投影技術(shù)亮相演唱會(huì)。雖然當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，但是立體化的初音一經(jīng)亮相就受到了廣泛的關(guān)注，從2D到3D的效果轉(zhuǎn)變狠狠的沖擊著一眾宅男們的神經(jīng)元。

虛擬偶像初音使用全息投影技術(shù)亮相

無獨(dú)有偶，在安德烈·羅米爾·揚(yáng)和科多扎爾·布羅德斯的演唱會(huì)上，美國的已故嘻哈巨星圖派克·阿瑪魯·夏庫爾以虛擬影像的方式重登舞臺(tái)，不僅可以在臺(tái)上載歌載舞，甚至還可以來回走動(dòng)并與臺(tái)下的觀眾打招呼，一切都看起來非常真實(shí)，這引發(fā)了粉絲們的激烈討論。

已故美國嘻哈巨星圖派克以虛擬影像的方式重登舞臺(tái)

類似的技術(shù)目前在舞臺(tái)上應(yīng)用非常廣泛，看起來科技感十足。很多人都在用“全息投影”來稱呼它，但很遺憾，這些都不是全息投影技術(shù)，它們的真名字叫做佩伯爾幻像，雖然與全息技術(shù)效果類似，但它與真正的“全息投影”還相差甚遠(yuǎn)。

佩伯爾幻像是一種很巧妙的光學(xué)錯(cuò)覺技術(shù)，但它的原理并不復(fù)雜。燈光照射在真實(shí)表演者身上，透過玻璃映射在舞臺(tái)上的特定區(qū)域就形成了上圖中的虛擬影像，這就是佩伯爾幻像的成像過程。而今天在搭配了CG技術(shù)和高亮度燈光之后，佩珀?duì)柣孟蟊硌菘梢宰龅借蜩蛉缟?、惟妙惟肖?

幻像原理圖

從上圖我們就可以清晰的看到，無論是虛擬偶像初音還是已故的嘻哈巨星，它們能夠登上舞臺(tái)都是通過了巧妙的光學(xué)錯(cuò)覺技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。而從另一個(gè)角度來說，無論是中國還是外國，舞臺(tái)上的虛擬形象都有一些共通的特點(diǎn)，那就是場景很固定并且在一定要處在黑暗當(dāng)中，這與我們?cè)诳苹秒娪爸锌吹降男Ч嗖钌踹h(yuǎn)。

關(guān)于兩者的差別，簡單來說真正的全息投影不需要任何特殊介質(zhì)就能在上方的空氣里顯示出影像，從任何角度觀看都不會(huì)影響清晰度，而且人能從畫面中走過去。而佩伯爾幻像是用傾斜成各種角度的光學(xué)材料折射光源形成的視覺效果，觀眾只能在特定的角度觀影，您如果想從畫面當(dāng)中穿過，只會(huì)撞破鼻子。

究竟什么是全息投影技術(shù)？

全息投影技術(shù)也稱虛擬成像技術(shù)，它是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)分為兩個(gè)步驟。

第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，也就是拍攝過程。被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。

全息投影拍攝過程圖解

第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，也就是成像過程。全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張正弦型全息圖的衍射光波可給出兩個(gè)象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。

全息投影早在70年以前就被人提出了，1947年，英國匈牙利裔物理學(xué)家丹尼斯·蓋伯在研究電子顯微鏡過程中，首次提出了全息術(shù)這一全新的成像概念，而蓋伯也因此項(xiàng)工作獲得了1971年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，發(fā)明之初這個(gè)黑科技一直被應(yīng)用于電子顯微技術(shù)中。

理學(xué)家丹尼斯·蓋伯首先提出了全息技術(shù)這一概念

但可惜的是，雖然誕生已經(jīng)有70年了，但目前世界上還沒有成熟的能夠直接通過空氣呈現(xiàn)影像的全息技術(shù)，很多還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。目前比較接近的技術(shù)是美國麻省理工學(xué)院研究生達(dá)因發(fā)明的空氣投影和交互技術(shù)以及日本公司激光束投射實(shí)體的3D影像技術(shù)，但這些距離商業(yè)化還非常遙遠(yuǎn)。

全息投影技術(shù)進(jìn)展到了什么階段？

理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感，目前對(duì)于全息投影技術(shù)來說面臨的最大問題就是介質(zhì)。因?yàn)闆]有介質(zhì)的話光是不會(huì)發(fā)生折射的，這也就意味著類似科幻片中的效果不可能實(shí)現(xiàn)。但即便如此，世界各國對(duì)于全息技術(shù)都進(jìn)行了充分的研究，而目前比較先進(jìn)的全息投影技術(shù)共有三種實(shí)現(xiàn)方式。

空氣投影和交互技術(shù)：美國麻省理工學(xué)院的研究生達(dá)因發(fā)明了一種空氣投影和交互技術(shù)，這是顯示技術(shù)上的一個(gè)里程碑，它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。此技術(shù)來源海市蜃樓的原理，將圖像投射在水蒸氣上，由于分子震動(dòng)不均衡，可以形成層次和立體感很強(qiáng)的圖像。

空氣投影和交互技術(shù)

激光束投射實(shí)體的3D影像：這項(xiàng)技術(shù)是由一家日本公司發(fā)明的，它主要是利用氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵猩㈤_時(shí)，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì)，并在空氣中形成一個(gè)短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進(jìn)行小型爆破來實(shí)現(xiàn)。

360度全息顯示屏：南加利福尼亞大學(xué)創(chuàng)新科技研究院研制成功一種360度全息顯示屏，這種技術(shù)是將圖像投影在一種高速旋轉(zhuǎn)的鏡子上從而實(shí)現(xiàn)三維圖像，但是總體來看，這項(xiàng)技術(shù)依舊沒有擺脫對(duì)介質(zhì)的依賴。

電影中的內(nèi)種全息顯示技術(shù)距離我們還很遙遠(yuǎn)

不論哪種全息投影技術(shù)，目前還只是停留在研究階段，距離量產(chǎn)還有很遙遠(yuǎn)，另外要注意的是，它們的成本也都非常昂貴。因此現(xiàn)在您要想看真正的全息投影技術(shù)，筆者建議您還是應(yīng)該去電影院。

全息投影技術(shù)的應(yīng)用前景可以說非常廣泛，這項(xiàng)技術(shù)融合了多媒體、互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)等多項(xiàng)技術(shù)，從而可以增加遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程的傳輸與連接，同時(shí)它的錐面清晰度和展架的自由組合等等都是不小的創(chuàng)新。

全息投影技術(shù)將會(huì)徹底改變我們的日常工作和生活

我們可以暢想一下，真正的全息投影技術(shù)一旦可以實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化，將會(huì)突破傳統(tǒng)的聲、光、電局限，將更加真實(shí)的3D畫面呈現(xiàn)在觀眾面前，從而打破了虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的阻隔，人們可以隨時(shí)隨地體會(huì)到真實(shí)的畫面沖擊感。

換句話說，全息投影技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將會(huì)在顯示領(lǐng)域爆發(fā)一場換代革命，我們將會(huì)從2D時(shí)代進(jìn)入到3D顯示時(shí)代。到那時(shí)電影院將會(huì)和足球場一樣。觀眾可以像看足球比賽一樣欣賞好萊塢巨星閃轉(zhuǎn)騰挪。

幻像雖然與全息投影效果類似，但原理卻大相徑庭

真正的全息投影技術(shù)就今天來看可以說是真正的黑科技，但目前還只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段，“介質(zhì)”問題極大地限制了全息投影技術(shù)的發(fā)展。筆者認(rèn)為五年之內(nèi)成熟商業(yè)化的全息投影技術(shù)不太可能會(huì)出現(xiàn)。因?yàn)椤敖橘|(zhì)”的問題非常復(fù)雜，無論是氣流形成的墻還是氮?dú)庋鯕饣旌闲纬傻臐{狀物質(zhì)漿狀物質(zhì)要想實(shí)現(xiàn)都要付出超高的成本，短期內(nèi)只能停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

同時(shí)筆者也發(fā)現(xiàn)，很多朋友都將類似“初音”的影像稱為全息投影技術(shù)，不能區(qū)分“全息投影技術(shù)”與“幻像”的區(qū)別。這篇希望能讓您更好的了解全息投影技術(shù)的概念，更好的了解這項(xiàng)黑科技。從目前的顯示產(chǎn)業(yè)來看，全息投影技術(shù)還不能成為主流，其在分辨率、亮度以及顯示介質(zhì)等諸多問題上都沒有完美解決方案?，F(xiàn)在出現(xiàn)的“全息投影”只能是半成品，雖然滿足了一些消費(fèi)者的好奇心，但是卻并不具備長遠(yuǎn)發(fā)展的潛力。