能看还能摸的3D全息投影

技术宅

日本的Aerial Burton公司开发出了一种利用高聚光脉冲激光的新型全息显示技术，可以将3D图像呈现在空中，而不需要通过屏幕等显示。近来该公司又对这种技术进行了改进，可以让这种3D影像开始支持触控操作，实现了能看还能摸的3D全息投影，给人带来全新的感受。

技术扫盲

认识3D全息投影

全息投影顾名思义就是可以将物体全部信息投射到特定屏幕或者区域的一种投影技术，它的原理是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像。

常规的投影和全息投影最主要的不同就是投影信息不同，前者只是通过投影仪简单将电脑中的图片或者文本的平面图像投射到投影屏幕上，后者则是通过先拍摄物体三维、全息信息图，然后再借助全息投影技术将拍摄物体使用三维、立体的方式进行还原，可以获得极为真实的虚拟体验，类似我们之前介绍的裸眼3D技术。比如在2015年羊年春晚，李宇春借助全息投影技术在舞台倾情演绎中国风歌曲《蜀绣》，在台上我们可以看到另一个三维全息展示的“李宇春”（图1）。

怎样获得全息  全息投影技术解密

从上面的图片我们可以看到，运用全息投影技术后我们可以将人物的三维影像信息动态地展示在舞台上，效果就类似一个真人站在舞台上。那么这个全息信息是怎么获得并展示在我们面前的？

这首先就要从全息投影的拍摄说起，普通的摄像只是使用感光胶片记录二维影像平面信息。全息摄影则采用激光作为照明光源，它将光源发出的光分为两束，其中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。因此它保存的是拍摄对象的三维信息（图2）。

在需要进行全息投影的时候，3D全息投影仪通过光源照射在全息图上，这束光源的频率和传输方向与原来照射的完全一样，这样通过投射全息图到特定的区域如舞台等位置，在舞台上就可以将原来拍摄的全息影像以三维、立体的方式呈现出来，可以非常真实地还原原来拍摄的3D全息影像。比如在周杰伦2013年“魔天伦”演唱会上，穿越“复活”的邓丽君就是以全息投影的方式出现在舞台上的（图3）。

当然这只是单纯还原显示拍摄的全息图像，Aerial Burton公司开发的可触摸的全息投影则更进一步，它将激光对准在空中的某个焦点，然后对周围的气体进行加热，接着对其进行电离处理，这样空气中就会出现大量呈现漂浮状态的等离子体，通过这些等离子体来显示3D全息图像，实现只借助空气就可以显示3D全息影像（图4）。

当我们手指触碰到全息影像时，局部的亮度还会增强，投影系统可以感知这种亮度变化，然后将这个变化和触控操作关联起来。比如点击影像正面对应切换下一张图片操作（这类似触控手机上手指点击区域，如点击Android主页按钮对应切换到桌面显示），这样当我们点击空气中3D全息图的正面部位时就显示下一张图像，实现类似触控设备上的翻页操作。通过触控空气中显示的全息图像，我们就可以执行相应的触控操作，从而实现能看还能摸的3D全息投影效果（图5）。

3D全息投影  影响你我生活

因为3D全息投影不需要借助传统投影屏幕即可将极度真实还原到现实环境中，这可以给我们的生活带来很多的便利。

对于商家或者厂家来说，全息投影可以让消费者更真实地感受新产品。比如在日常生活中，一些厂家经常要推出各种新品，如果新品的使用较为复杂，如新品汽车，如果要全方位向观众展示，那么就可以使用全息投影的方式，只要预先拍摄好汽车的各个三维信息，然后通过全息投影，这样在现场无需摆放新车就可以全方位进行展示，再结合触摸体验，可以大幅提升新品的展示效果。

对于消费者来说，全息投影可以让我们更真实地感受很多原来无法现场体验的活动，如明星演唱会、世界T台模特秀，因为这些活动现在可以借助全息投影进行真实还原。已经投入商业运营的韩国爱宝乐园的K-POP馆就提供PSY、2NE1、BigBang等音乐影像，采用3D全息投影的方式，365天连续为游客进行演出，并且保障影像的绝对还原度到90%。这样每一个游客在K-POP馆可以随时随地观看到PSY等巨星的演出活动（图6）。