立體動態(tài)全息還逗留在實(shí)驗(yàn)室中級階段,主要通過空間光調(diào)制器(Light,SLM)實(shí)現(xiàn),就是右圖的小玩意。
業(yè)內(nèi)做的比較好的是家的,上圖中左邊亮的手指蓋大小的那一塊相位型SLM售價(jià)十萬人民幣以上,要搭建一個稍為能看得過去的系統(tǒng)——例如生活大爆燃中某一集投射出個小月球啥的(雖然現(xiàn)實(shí)做到的要小得多)——沒有百萬歐元是做不到的。
如右圖所示就是SLM陣列設(shè)備,全都是錢啊!
不僅僅是成本,估算全息所需的估算量極大,立體比平面的估算量更大,學(xué)者們提出了好多算法,類似于切塊法、查表法等等,而且無論怎么要動態(tài)演示對目前的計(jì)算機(jī)都是個嚴(yán)峻考驗(yàn)(這兒說的計(jì)算機(jī)是起碼64核顯存128G的工作站平面鏡成像的原理實(shí)驗(yàn)視頻,家用計(jì)算機(jī)就毋須考慮了)。
動態(tài)全息不是我的研究方向,但我還是用SLM隨意做了一個二維全息圖,給你們舉個反例:
這幅圖面積只有幾毫米,所以用CCD放大了。是不是感覺有些沮喪?這能叫全息?但現(xiàn)實(shí)就是,這是貨真價(jià)實(shí)如假包換的全息。降低點(diǎn)陣數(shù)目(就是多花些成本)可以增強(qiáng)清晰度,使用三基色組合可以實(shí)現(xiàn)彩色,那些都實(shí)現(xiàn)了,只不過療效比影片里的視頻中的差太遠(yuǎn)太遠(yuǎn)了。
給你們看個規(guī)格大一些的實(shí)驗(yàn)室3D彩色全息的事例:
上圖這個樣子的療效,早已使用了240億個象素點(diǎn)……全都是錢啊!
千里之行源于足下嘛╮(╯▽╰)╭
PS:題目問的是全息,我就答全息了。但雖然裸眼3D動態(tài)顯示技術(shù)不只全息一項(xiàng),不少其他技術(shù)目前實(shí)現(xiàn)的療效早已可以商業(yè)應(yīng)用(如舞臺和展會),并且被有意無意地冠以“全息”之名罷了。并且從前景看,最迷人的還是全息技術(shù)。
“越是在某個領(lǐng)域內(nèi)做久了的人,越是會對領(lǐng)域的界定異常確切和敏感。舉個反例來說,有的同事們常常和我討論現(xiàn)在商用的種種立體成像技術(shù),她們會也稱這種技術(shù)為「全息」。”
因此我決定將市面上種種裸眼偽全息技術(shù)的原理簡單介紹一下。你們將來假如見到類似的所謂“裸眼3D全息”的產(chǎn)品,原理不了解的可以私信給我,假如我剛好了解的話,會抽空一一更新在旁邊;我不懂的話,俺們就一起去看懂咯。
PS:首先申明,許多產(chǎn)品其實(shí)沒有借助到真正的全息技術(shù),但是考慮到目前的技術(shù)條件,其療效算是很棒的。我的原理介紹完全沒有指責(zé)的意思,僅為給你們簡單科普而已。
PPS:原理介紹僅針對裸眼設(shè)備,和微軟墨鏡等現(xiàn)實(shí)提高設(shè)備就不寫了,否則太多太多了。
“偽全息”裸眼設(shè)備:
1、第一類:投影機(jī)(顯示屏)+半透膜的方式
這類技術(shù)簡單描述的話,雖然與你們平常看見的投影機(jī)+幕布放映形式?jīng)]有本質(zhì)區(qū)別,只不過幕布換成了半透明的薄膜。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵就是那層半透明的薄膜,技術(shù)濃度還是挺高的。一方面要保證部份光可以透過,幕布前面的物體可以看得見;另一方面要有一定的漫反射,才能將投影起來的紋樣讓你們看得到。在環(huán)境光很暗的條件下,薄膜幾乎看不見,投影出的紋樣如同懸在空中,很懸疑。
這種裝置多見于舞臺和展覽,最廣為人知的便是初音未來演唱會。
這項(xiàng)技術(shù)的典型變種就是去年衛(wèi)視新春年會上李宇春的節(jié)目,使用的稱作“45°投影膜”,原理圖如下:
地面上有一個屏幕,之后鋼架上架設(shè)一個45°傾斜的半透半反膜,雖然依照中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)到的光學(xué)知識,你們都會明白,把半透半反膜當(dāng)作一個穿衣鏡,這么地面屏幕上顯示的東西正好會被反射到聽眾的耳朵里,看上去好似是立著的。在環(huán)境光很暗的情況下,療效還是很震撼的。
右圖就是舞臺在布置反射膜時(shí)侯的施工圖:
2、第二類,投影機(jī)(顯示屏)+高速轉(zhuǎn)鏡
里面第一類裝置也許并沒有實(shí)現(xiàn)真正的立體顯示,本質(zhì)上與我們看2D影片沒有區(qū)別,實(shí)際上沒有立體療效,但是最佳觀看角度是有限的,并非360°全景。
在此原理基礎(chǔ)上繼續(xù)考慮,45°反射的裝置改進(jìn)一下,假如在各個角度都加一個類似的反射薄膜或則反射鏡,并且各個角度反射的光,正好是人眼在這個位置應(yīng)當(dāng)看見的物體的樣子,不就實(shí)現(xiàn)360°立體顯示了嗎?
現(xiàn)實(shí)中的確實(shí)現(xiàn)了這樣的裝置,投影機(jī)(或則屏幕)估算好不同角度應(yīng)當(dāng)顯示的物體的樣子,之后在中央設(shè)置一個高速旋轉(zhuǎn)的穿衣鏡,將光反射出去。這樣無論人在那個角度觀察,因?yàn)橐曈X暫留作用,還會看見物體真實(shí)的樣子,如同一個真實(shí)物體懸在半空中。
不過裝置一定要加透明罩的,否則穿衣鏡甩下來可就麻煩了……這項(xiàng)技術(shù)療效上雖然是目前最接近于懸疑連續(xù)劇中“全息投影”的樣子,并且不能用手摸。
3、視覺障壁()
另一項(xiàng)你們津津樂道的裸眼3D技術(shù)是任天堂3DS采用的特殊屏幕。你們都有看3D影片的經(jīng)驗(yàn),每位人佩帶一副3D墨鏡,影片院提供的是偏振光式,家用的常常是紅綠或則紅藍(lán)墨鏡,雖然原理上都是讓左右眼視覺訊號隔絕,分別聽到不同的、有一定視差的影像,因而形成立體療效。
在屏幕前要通過裸眼方法實(shí)現(xiàn)左右眼視覺訊號的隔絕,要使用到視覺障壁技術(shù)。雖然就是在LCD屏幕前加上一層擋光的“柵欄”,設(shè)計(jì)長度和位置正好讓眼睛與眼睛接收不同的光線,如右圖所示:
這樣一來,裸眼就實(shí)現(xiàn)了先前須要配戴墨鏡能夠?qū)崿F(xiàn)的3D療效。
其實(shí)從上圖可以看出,這項(xiàng)技術(shù)對眼珠的位置要求很高,所以盡管原理上沒問題平面鏡成像的原理實(shí)驗(yàn)視頻,并且應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的更多還是任天堂這些做游戲機(jī)的公司,而不是生產(chǎn)電視機(jī)的企業(yè)。雖然,看電視的時(shí)侯總不能要求人必須做到某個特定位置嘛!并且人多了一起看電視誰坐最好的位置也會造成家庭糾紛啊……