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不戴眼镜也能看3D全息影像全面解密

导读: 什么是全息影像技术?这个词汇看起来非常抽象和专业,大部分人也非常陌生。其实,它与我们熟悉的3D显示技术有关

3D 显示技术 全息影像


  什么是全息影像技术?这个词汇看起来非常抽象和专业,大部分人也非常陌生。其实,它与我们熟悉的3D显示技术有关。提到3D显示技术,相信一些朋友首先想到的是国内一些大城市的IMAX 3D影院(见本页尾注释)。

3D显示技术有强烈的真实感

  在超大屏幕的影院里,戴上特制的眼镜,以超大立体画面配合环绕立体声音效让观众本身融入影片中,带来身临其境的真实感。那么,是不是看3D特效就必须戴眼镜呢?因为笔者从周围看过3D影片的朋友那里得到的反馈是,眼镜尺寸不适合的话,带着不甚舒服,而且对于本身近视的朋友而言,还需要在原本的近视镜之外再戴上这个特制眼镜就更加不方便。有没有不需要带眼镜就能看到的3D影像呢?全息影像技术就提供了这样一种解决方案。

  上面就是在2006年巴黎秋冬时装周新品发布会上,采用了全息影像技术实现的名模Kate Moss的3D立体影像服装展示,此次非常特别的表现形式引起了不小的轰动。大家不妨留意,画面中并非名模Kate Moss本人,而是她本人的动态立体影像。与以往欣赏3D影像的程序不同,出席发布会的观众并没有戴上特制的眼镜,同时也没有借助任何设备。那么,这一现象是如何实现的呢?今天我们就通过本文为大家详细介绍这种开始日益流行的全息影像技术。

小知识:

  IMAX影院:来自"image maxium"(图像最大化),具有七层楼高、20多米宽的超大屏幕、水晶般清晰的画面、极逼真的六声道加超低音音响。在国外被誉为“电影的终极体验”。


        那么什么是全息影像技术?它有哪些特色?是如何实现影像的动态立体展示的呢?首先我们要从全息摄影、全息影像显示等两个重要环节来详细了解。


  我们知道,要想表现物体的立体感,除了需要记录物体表面光强度信息外,物体反射光的信息也很重要,二者信息叠加即实现了平面物体加物体阴影的立体感(类似于美术中静物素描的表现手法)。

  全息摄影就是在摄影的同时将上述两类信息同时记录来实现的。采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉,感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息。与普通的摄影技术相比,全息摄影技术记录了更多的信息,因此容量比普通照片信息量大得多(百倍甚至千倍以上)。

  全息影像的显示,则是通过光源照射在全息图上,这束光源的频率和传输方向与参考光束完全一样,就可以再现物体的立体图像。观众从不同角度看,就可以看到物体的多个侧面,只不过看得见摸不到,因为记录的只是影像。

  目前最常用的光源是投影机,因为一来光源亮度相对稳定,二来,投影机还具有放大影像的作用,作为全息展示非常实用。

●全息影像技术原理

  为了让大家更加直观的了解全息影像的技术原理,我们通过下面的一张原理图来介绍。


  如果大家留意的话,会发现文章开头我们提供名模Kate Moss的全息影像视频中,在影像的周围有一个支架,事实上那些是玻璃体(透明度高的介质均可)构成的多棱锥,全息影像经由电脑传输到投影机中投射到玻璃体上,再通过不同角度光线的衍射从而实现立体影像。

  由于同时显示的是物体各个角度的全部信息,因此人眼望去,在视线所及的范围内就像看到了物体的全貌一样,从而实现立体效果。

        与全息影像技术相比,为何以往我们常见的传统3D显示环境会需要用特制的偏光眼镜呢?这与其技术原理有关。

  大家留意的话会发现,在上面第一张3D效果图中,瞬间其实有两组画面同时显示,但在没有戴上偏光眼镜的时候,我们看到的是叠加的两幅画面。而事实上,这是因为采用了左右眼图像交互显示在屏幕上的方式,将垂直同步讯号作为快门切换即可达成立体显像的目的。因此,如果不戴上专门的偏光眼镜或者遮住任何一只眼睛,那么就无法在人眼中合成立体图像。由于左右眼的输出画面都必须提供至少每秒60帧画面,因此对显示设备的垂直扫描频率必须达到120Hz或更高。

  传统的3D影像需要借助于垂直扫描频率必须达到120Hz或更高的显示器或者电视或者投影机,另外还有偏光眼镜以及专门的3D显卡驱动。另外,由于 3D图像是左右眼同步显示,为了避免左右眼信号出现偏差(影像错位),还需要借助一个信号同步器,将左右眼信号进行同步。上面一组图就是实现传统3D显示的核心部件。与全息技术相比,传统的3D显示技术所涉及到的硬件软件设备较多,其中任何一个设备出现问题都会影像立体成像效果。

  看过了上面的介绍,相信大家会比较关注全息影像技术的优势。那么,与传统的3D显示技术相比,全息影像的优势有哪些呢?我们首先通过国外一位专家的视频解说来了解。

  由于全息摄影不仅记录了物体上的反光强度,也记录了位相信息。因此,一张全息摄影图片即使只剩下一小部分,依然可以重现全部景物。这对于博物馆,图书馆等保存藏品图片等,非常方便。

  另外,由于全息摄影技术能够记录物体本身的全部信息,存储容量足够大,因此,作为存储的载体,全息存储技术也可以应用于图书馆、学校等机构的文档资料保存。

  与传统的3D显示技术相比,全息影像技术无需戴专门的偏光眼镜,不仅给观众带来了方便,同时也降低了成本。而且立体显示方式能够将展品以多视角的方式介绍给观众,更加直观。

  同时全息摄影可应用于工业上进行无损探伤,超声全息,全息显微镜,全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。

投影技术应用:立体佛像空中悬浮旋转



        既然全息影像技术有诸多优势,那么它如何结合不同行业的特点发挥这项技术的优势呢?以下我们将介绍一些现有的全息影像应用案例,供大家参考。

  上面均是将全息影像技术应用于媒体报道,商业橱窗展示,弘扬佛学等领域,充分发挥了立体影像显示的优势。而未来,全息影像技术将会在我们的生活中更为普及。

  ●未来的全息影像应

  这段视频是NTT DoCoMo公司拍摄的一段未来的生活的宣传片,借助于全息影像技术,理想的面对面互动式远程教学,视频会议等均可以实现。我们也将继续关注全息影像技术的发展。

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