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真的假的全息技術


鄧麗君《今日君再來》演唱會在臺北公演

據說在開演之前門票就已經售罄

演出現場十分火爆

觀眾們只為一睹天后的芳容

臺下不少歌迷還感動落淚。

舞臺上的鄧麗君當然不是真人

而是“數字王國”制作的全息投影

全息技術

全息(holography)技術主要運用了光學原理,是一種不用透鏡,而用相干光干涉得到物體全部信息的二部成像技術。如果說全息技術在照相方面的應用與普通照相技術的最大區別,那就是全息技術能夠利用激光的相干性原理,將物體對光的振幅和相位反射(或透射)同時記錄在感光板上,也就是把物體反射光的所有信息全部記錄下來,并能夠再現出立體的三維圖像。也就是全息技術所記錄不是圖像,而是光波。

但是外文時常看到的一個詞是“hologram”,它指的是進行全息記錄時在記錄媒介(比如膠片)上形成的印記,并不是我們看到的影像。而媒體、PR和大眾時常將“hologram”與另一詞“holographic image”混用,后者指的是通過照射光線(相干光)到hologram上再現的三維影像,就是漂浮著能被我們看到的畫面。

當大眾提到全息時,他們想到的不是激光和干涉原理,而是眼中看到的漂浮在空中的三維影像。正是這個原因導致“全息”這個詞被濫用,只要是震撼視覺的虛擬影像都有可能被叫做全息。希望攀上“黑科技”的PR,想要吸引眼球的媒體和不明就里但相信自己親眼所見的大眾,共同促成了這一現象。

全息技術的發展史

一.全息技術的提出:1948年英籍物理學家伽博(gabor)首先提出了全息學的原理。從那時起直至20世紀50年代末期的全息投影術,均是采用汞燈作為光源,相干性很差,成為第一代全息技術發展緩慢的主要原因。

二.激光記錄激光再現時期:1960年激光的問世,提供了一種高相干性光源。1962年,美國科學家E. N.Leith和J.Upatnieks將通信中"側視雷達(side-looking radar)"的思路應用到光全息投影中,從而提出了離軸全息投影的新方法。

三.此后,科學家們又相繼發展了多種全息投影記錄技術。以上這些開拓性的工作,使全息技術的實用成為可能,并使之進入快速發展年代。

全息投影技術

1、拍攝過程

被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產生干涉,把物體光波上各點的位相和振幅轉換成在空間上變化的強度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經過顯影、定影等處理程序后,便成為一張全息圖,或稱全息照片。

2、再現過程

利用衍射原理再現物體光波信息,這是成象過程:全息圖猶如一個復雜的光柵,在相干激光照射下,一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個象,即原始象(又稱初始象)和共軛象。再現的圖像立體感強,具有真實的視覺效應。

全息投影技術的種類

1、空氣投影和交互技術

在美國麻省一位叫Chad Dyne的29歲理工研究生發明了一種空氣投影和交互技術,這是顯示技術上的一個里程碑,它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。

來源海市蜃樓的原理,將圖像投射在水蒸氣上,由于分子震動不均衡,可以形成層次和立體感很強的圖像。

2、3D影像

日本公司Science and Technology發明了一種可以用激光束來投射實體的3D影像,這種技術是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時,混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質,并在空氣中形成一個短暫的3D圖像。

這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現的。

3、360度全息顯示

南加利福尼亞大學創新科技研究院的成功研制一種360度全息顯示屏,技術是將圖像投影在一種高速旋轉的鏡子上從而實現三維圖像。

全息投影技術是全息攝影技術的逆向展示,本質上是通過在空氣或者特殊的立體鏡片上形成立體的影像。不同于平面銀幕投影僅僅在二維表面通過透視、陰影等效果實現立體感,全息投影技術是真正呈現3D的影像,可以從360°的任何角度觀看影像的不同側面。

4、“假的”全息投影

應用于商業用途。目前大體分為兩類:投影機直接背投在全息投影膜上如:初音演唱會。

另一種是采用投影機或其他顯示方法光源折射45度成像在幻影成像膜的全息投影,后者成像效果相對更炫一些,不過成本相對會高出很多,受場地限制也多一些。如:水立方舉辦的聚仙游戲的全息發布。

總結一下,全息技術最核心的是需要有記錄物體相位的全息圖,可以通過衍射過程再現物體。這個全息圖可以通過干涉方法、利用干板記錄,也可以是利用CCD/CMOS記錄,甚至可以是通過計算機數學運算得到。若是沒有全息圖的存在,嚴格意義上來說,就不能夠稱之為全息顯示。

全息技術作為一門新興技術,已經深入到我們生活的方方面面,科幻電影里的一切也慢慢變為現實,它必將給我們的生活帶來翻天覆地的變化。

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