3D 顯示技術(shù) 全息影像

什么是全息影像技術(shù)？這個詞匯看起來非常抽象和專業(yè)，大部分人也非常陌生。其實，它與我們熟悉的3D顯示技術(shù)有關(guān)。提到3D顯示技術(shù)，相信一些朋友首先想到的是國內(nèi)一些大城市的IMAX 3D影院（見本頁尾注釋）。

3D顯示技術(shù)有強(qiáng)烈的真實感

在超大屏幕的影院里，戴上特制的眼鏡，以超大立體畫面配合環(huán)繞立體聲音效讓觀眾本身融入影片中，帶來身臨其境的真實感。那么，是不是看3D特效就必須戴眼鏡呢？因為筆者從周圍看過3D影片的朋友那里得到的反饋是，眼鏡尺寸不適合的話，帶著不甚舒服，而且對于本身近視的朋友而言，還需要在原本的近視鏡之外再戴上這個特制眼鏡就更加不方便。有沒有不需要帶眼鏡就能看到的3D影像呢？全息影像技術(shù)就提供了這樣一種解決方案。

上面就是在2006年巴黎秋冬時裝周新品發(fā)布會上，采用了全息影像技術(shù)實現(xiàn)的名模Kate Moss的3D立體影像服裝展示，此次非常特別的表現(xiàn)形式引起了不小的轟動。大家不妨留意，畫面中并非名模Kate Moss本人，而是她本人的動態(tài)立體影像。與以往欣賞3D影像的程序不同，出席發(fā)布會的觀眾并沒有戴上特制的眼鏡，同時也沒有借助任何設(shè)備。那么，這一現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？今天我們就通過本文為大家詳細(xì)介紹這種開始日益流行的全息影像技術(shù)。

小知識：

IMAX影院：來自"image maxium"（圖像最大化），具有七層樓高、20多米寬的超大屏幕、水晶般清晰的畫面、極逼真的六聲道加超低音音響。在國外被譽為“電影的終極體驗”。

那么什么是全息影像技術(shù)？它有哪些特色？是如何實現(xiàn)影像的動態(tài)立體展示的呢？首先我們要從全息攝影、全息影像顯示等兩個重要環(huán)節(jié)來詳細(xì)了解。

我們知道，要想表現(xiàn)物體的立體感，除了需要記錄物體表面光強(qiáng)度信息外，物體反射光的信息也很重要，二者信息疊加即實現(xiàn)了平面物體加物體陰影的立體感（類似于美術(shù)中靜物素描的表現(xiàn)手法）。

全息攝影就是在攝影的同時將上述兩類信息同時記錄來實現(xiàn)的。采用激光作為照明光源，并將光源發(fā)出的光分為兩束，一束直接射向感光片，另一束經(jīng)被攝物的反射后再射向感光片。兩束光在感光片上疊加產(chǎn)生干涉，感光底片上各點的感光程度不僅隨強(qiáng)度也隨兩束光的位相關(guān)系而不同。所以全息攝影不僅記錄了物體上的反光強(qiáng)度，也記錄了位相信息。與普通的攝影技術(shù)相比，全息攝影技術(shù)記錄了更多的信息，因此容量比普通照片信息量大得多（百倍甚至千倍以上）。

全息影像的顯示，則是通過光源照射在全息圖上，這束光源的頻率和傳輸方向與參考光束完全一樣，就可以再現(xiàn)物體的立體圖像。觀眾從不同角度看，就可以看到物體的多個側(cè)面，只不過看得見摸不到，因為記錄的只是影像。

目前最常用的光源是投影機(jī)，因為一來光源亮度相對穩(wěn)定，二來，投影機(jī)還具有放大影像的作用，作為全息展示非常實用。

●全息影像技術(shù)原理

為了讓大家更加直觀的了解全息影像的技術(shù)原理，我們通過下面的一張原理圖來介紹。

如果大家留意的話，會發(fā)現(xiàn)文章開頭我們提供名模Kate Moss的全息影像視頻中，在影像的周圍有一個支架，事實上那些是玻璃體（透明度高的介質(zhì)均可）構(gòu)成的多棱錐，全息影像經(jīng)由電腦傳輸?shù)酵队皺C(jī)中投射到玻璃體上，再通過不同角度光線的衍射從而實現(xiàn)立體影像。

由于同時顯示的是物體各個角度的全部信息，因此人眼望去，在視線所及的范圍內(nèi)就像看到了物體的全貌一樣，從而實現(xiàn)立體效果。

與全息影像技術(shù)相比，為何以往我們常見的傳統(tǒng)3D顯示環(huán)境會需要用特制的偏光眼鏡呢？這與其技術(shù)原理有關(guān)。

大家留意的話會發(fā)現(xiàn)，在上面第一張3D效果圖中，瞬間其實有兩組畫面同時顯示，但在沒有戴上偏光眼鏡的時候，我們看到的是疊加的兩幅畫面。而事實上，這是因為采用了左右眼圖像交互顯示在屏幕上的方式，將垂直同步訊號作為快門切換即可達(dá)成立體顯像的目的。因此，如果不戴上專門的偏光眼鏡或者遮住任何一只眼睛，那么就無法在人眼中合成立體圖像。由于左右眼的輸出畫面都必須提供至少每秒60幀畫面，因此對顯示設(shè)備的垂直掃描頻率必須達(dá)到120Hz或更高。

傳統(tǒng)的3D影像需要借助于垂直掃描頻率必須達(dá)到120Hz或更高的顯示器或者電視或者投影機(jī)，另外還有偏光眼鏡以及專門的3D顯卡驅(qū)動。另外，由于 3D圖像是左右眼同步顯示，為了避免左右眼信號出現(xiàn)偏差（影像錯位），還需要借助一個信號同步器，將左右眼信號進(jìn)行同步。上面一組圖就是實現(xiàn)傳統(tǒng)3D顯示的核心部件。與全息技術(shù)相比，傳統(tǒng)的3D顯示技術(shù)所涉及到的硬件軟件設(shè)備較多，其中任何一個設(shè)備出現(xiàn)問題都會影像立體成像效果。

看過了上面的介紹，相信大家會比較關(guān)注全息影像技術(shù)的優(yōu)勢。那么，與傳統(tǒng)的3D顯示技術(shù)相比，全息影像的優(yōu)勢有哪些呢？我們首先通過國外一位專家的視頻解說來了解。

由于全息攝影不僅記錄了物體上的反光強(qiáng)度，也記錄了位相信息。因此，一張全息攝影圖片即使只剩下一小部分，依然可以重現(xiàn)全部景物。這對于博物館，圖書館等保存藏品圖片等，非常方便。

另外，由于全息攝影技術(shù)能夠記錄物體本身的全部信息，存儲容量足夠大，因此，作為存儲的載體，全息存儲技術(shù)也可以應(yīng)用于圖書館、學(xué)校等機(jī)構(gòu)的文檔資料保存。

與傳統(tǒng)的3D顯示技術(shù)相比，全息影像技術(shù)無需戴專門的偏光眼鏡，不僅給觀眾帶來了方便，同時也降低了成本。而且立體顯示方式能夠?qū)⒄蛊芬远嘁暯堑姆绞浇榻B給觀眾，更加直觀。

同時全息攝影可應(yīng)用于工業(yè)上進(jìn)行無損探傷，超聲全息，全息顯微鏡，全息攝影存儲器，全息電影和電視等許多方面。

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投影技術(shù)應(yīng)用：立體佛像空中懸浮旋轉(zhuǎn)

既然全息影像技術(shù)有諸多優(yōu)勢，那么它如何結(jié)合不同行業(yè)的特點發(fā)揮這項技術(shù)的優(yōu)勢呢？以下我們將介紹一些現(xiàn)有的全息影像應(yīng)用案例，供大家參考。

上面均是將全息影像技術(shù)應(yīng)用于媒體報道，商業(yè)櫥窗展示，弘揚佛學(xué)等領(lǐng)域，充分發(fā)揮了立體影像顯示的優(yōu)勢。而未來，全息影像技術(shù)將會在我們的生活中更為普及。

●未來的全息影像應(yīng)

這段視頻是NTT DoCoMo公司拍攝的一段未來的生活的宣傳片，借助于全息影像技術(shù)，理想的面對面互動式遠(yuǎn)程教學(xué)，視頻會議等均可以實現(xiàn)。我們也將繼續(xù)關(guān)注全息影像技術(shù)的發(fā)展。