立体动态全息还逗留在实验室中级阶段,主要通过空间光调制器(Light,SLM)实现,就是右图的小玩意。
业内做的比较好的是家的,上图中左边亮的手指盖大小的那一块相位型SLM售价十万人民币以上,要搭建一个稍为能看得过去的系统——例如生活大爆燃中某一集投射出个小月球啥的(虽然现实做到的要小得多)——没有百万欧元是做不到的。
如右图所示就是SLM阵列设备,全都是钱啊!
不仅仅是成本,估算全息所需的估算量极大,立体比平面的估算量更大,学者们提出了好多算法,类似于切块法、查表法等等,而且无论怎么要动态演示对目前的计算机都是个严峻考验(这儿说的计算机是起码64核显存128G的工作站平面镜成像的原理实验视频,家用计算机就毋须考虑了)。
动态全息不是我的研究方向,但我还是用SLM随意做了一个二维全息图,给你们举个反例:
这幅图面积只有几毫米,所以用CCD放大了。是不是感觉有些沮丧?这能叫全息?但现实就是,这是货真价实如假包换的全息。降低点阵数目(就是多花些成本)可以增强清晰度,使用三基色组合可以实现彩色,那些都实现了,只不过疗效比影片里的视频中的差太远太远了。
给你们看个规格大一些的实验室3D彩色全息的事例:
上图这个样子的疗效,早已使用了240亿个象素点……全都是钱啊!
千里之行源于足下嘛╮(╯▽╰)╭
PS:题目问的是全息,我就答全息了。但虽然裸眼3D动态显示技术不只全息一项,不少其他技术目前实现的疗效早已可以商业应用(如舞台和展会),并且被有意无意地冠以“全息”之名罢了。并且从前景看,最迷人的还是全息技术。
“越是在某个领域内做久了的人,越是会对领域的界定异常确切和敏感。举个反例来说,有的同事们常常和我讨论现在商用的种种立体成像技术,她们会也称这种技术为「全息」。”
因此我决定将市面上种种裸眼伪全息技术的原理简单介绍一下。你们将来假如见到类似的所谓“裸眼3D全息”的产品,原理不了解的可以私信给我,假如我刚好了解的话,会抽空一一更新在旁边;我不懂的话,俺们就一起去看懂咯。
PS:首先申明,许多产品其实没有借助到真正的全息技术,但是考虑到目前的技术条件,其疗效算是很棒的。我的原理介绍完全没有指责的意思,仅为给你们简单科普而已。
PPS:原理介绍仅针对裸眼设备,和微软墨镜等现实提高设备就不写了,否则太多太多了。
“伪全息”裸眼设备:
1、第一类:投影机(显示屏)+半透膜的方式
这类技术简单描述的话,虽然与你们平常看见的投影机+幕布放映形式没有本质区别,只不过幕布换成了半透明的薄膜。这项技术的关键就是那层半透明的薄膜,技术浓度还是挺高的。一方面要保证部份光可以透过,幕布前面的物体可以看得见;另一方面要有一定的漫反射,才能将投影起来的纹样让你们看得到。在环境光很暗的条件下,薄膜几乎看不见,投影出的纹样如同悬在空中,很悬疑。
这种装置多见于舞台和展览,最广为人知的便是初音未来演唱会。
这项技术的典型变种就是去年卫视新春年会上李宇春的节目,使用的称作“45°投影膜”,原理图如下:
地面上有一个屏幕,之后钢架上架设一个45°倾斜的半透半反膜,虽然依照中学数学学到的光学知识,你们都会明白,把半透半反膜当作一个穿衣镜,这么地面屏幕上显示的东西正好会被反射到听众的耳朵里,看上去好似是立着的。在环境光很暗的情况下,疗效还是很震撼的。
右图就是舞台在布置反射膜时侯的施工图:
2、第二类,投影机(显示屏)+高速转镜
里面第一类装置也许并没有实现真正的立体显示,本质上与我们看2D影片没有区别,实际上没有立体疗效,但是最佳观看角度是有限的,并非360°全景。
在此原理基础上继续考虑,45°反射的装置改进一下,假如在各个角度都加一个类似的反射薄膜或则反射镜,并且各个角度反射的光,正好是人眼在这个位置应当看见的物体的样子,不就实现360°立体显示了吗?
现实中的确实现了这样的装置,投影机(或则屏幕)估算好不同角度应当显示的物体的样子,之后在中央设置一个高速旋转的穿衣镜,将光反射出去。这样无论人在那个角度观察,因为视觉暂留作用,还会看见物体真实的样子,如同一个真实物体悬在半空中。
不过装置一定要加透明罩的,否则穿衣镜甩下来可就麻烦了……这项技术疗效上虽然是目前最接近于悬疑连续剧中“全息投影”的样子,并且不能用手摸。
3、视觉障壁()
另一项你们津津乐道的裸眼3D技术是任天堂3DS采用的特殊屏幕。你们都有看3D影片的经验,每位人佩带一副3D墨镜,影片院提供的是偏振光式,家用的常常是红绿或则红蓝墨镜,虽然原理上都是让左右眼视觉讯号隔绝,分别听到不同的、有一定视差的影像,因而形成立体疗效。
在屏幕前要通过裸眼方法实现左右眼视觉讯号的隔绝,要使用到视觉障壁技术。虽然就是在LCD屏幕前加上一层挡光的“栅栏”,设计长度和位置正好让眼睛与眼睛接收不同的光线,如右图所示:
这样一来,裸眼就实现了先前须要配戴墨镜能够实现的3D疗效。
其实从上图可以看出,这项技术对眼珠的位置要求很高,所以尽管原理上没问题平面镜成像的原理实验视频,并且应用这项技术的更多还是任天堂这些做游戏机的公司,而不是生产电视机的企业。虽然,看电视的时侯总不能要求人必须做到某个特定位置嘛!并且人多了一起看电视谁坐最好的位置也会造成家庭纠纷啊……