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全息投影技术——从电影《回到未来》说起

前言

人们对于未来的生活总是充满着希望,任何人都会描绘着自己未来的生活,并为之而奋斗。而对于充满幻想的小说作家来说,更是不遗余力地描绘着未来世界的美好蓝图。

只不过,但凡人们所编织的蓝图一定会如描绘的一样、如期到来吗?这可不一定。以严谨准确的科学叙述著称的小说作家凡尔纳,其所著小说《从地球到月球》中的人类登月的时间比现实早了近100年。这个差错产生的原因究竟是前人的幻想太前卫,还是我们这些后人不给力,谁都说不清。

这次设计癖与大家探讨的是著名电影《回到未来》三部曲第二部中的全息投影技术。影片拍摄时间是1989年,本文摘取了里面关于2015年人们生活的相关剧情描述,让我们看看二十多年前人们对未来生活的创想吧。我们这些后人们又能否在一年后的2015年中,将前人们描绘出的未来实现呢?

全息投影设备


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这里是电影中11分56秒的内容,我们的男主角呢,就乘坐着博士研制的时空快车来到了2015年。这一幕攫取的是男主角经过一间电影院门前的场景。

此时影院门口还张贴着名为《大白鲨19》的巨幅广告,很明显,当年人们认为《大白鲨》系列电影会拍摄到第19部。不过很可惜的是,自1987年拍摄完《大白鲨4》之后,便再没有续集了。就这点而言,我们在此诚挚的向前人说一声对不起,我们没有继续拍到《大白鲨19》,不过或许会有导演考虑《大白鲨3D》,就像《侏罗纪公园》那样。

好了,瞎扯就到此为止。通过电影里的这一幕,那条巨大又逼真的大白鲨无疑是最抢眼的。但事实上这条大白鲨是通过“全息投影技术”实现的。由此,我们可以看出当年人们幻想过在2015年会普及“全息投影技术”,而且其技术明显已经发展到了一定阶段,瞧把主角吓得够呛的,虽然小编觉得那条大白鲨并不那么的可怕。

全息投影技术,也是近些年里我们发展较快的一项技术。尽管现在我们很多设备都逐渐追求小型化,但对于显示设备的需求却是逐渐“变大”。现在我们需要的是更大、更为清晰的画面,所以对于全息投影技术的研究投入逐年加大,而其技术的发展之迅速也自然在情理之中。

全息投影技术的雏形

全息投影技术的雏形可以追溯到2005年,由美国麻省理工学院的Chad Dyne所成立IO2公司推出的Heliodisplay气体投影成像系统。该系统的设计灵感来源于海市蜃楼,由空气屏幕系统制造一堵由水蒸气所构成的雾墙,以此形成“投影屏幕”。然后投影机就能把影像投射到雾墙上,同时由于雾墙的分子会因振动而使影像的层次感和立体感得到非常有效的增强。就像海市蜃楼总是出现在风沙天气一样,雾墙就相当于那些空气中的沙尘,从而使得影像更加逼真立体。

原理简图

原理简图

虽然,Heliodisplay气体投影成像系统能够让观众看到立体感很强的影像,但在实际上,该系统形成的影像仍然是2D影像。因为这个成像系统的原理其实跟传统的投影机的原理一样,两者之间的唯一区别仅仅是传统投影机为投影屏,而Heliodisplay为气体屏。由于Heliodisplay形成逼真立体的影像主要来源于气体屏,得利于气体屏的同时也被其所限制,所以这个成像系统无法获得全空间任意展示的图像。

不过,这款成像系统作为全息投影的雏形这一点,是无容置疑的。该当算是全息投影的开山鼻祖了。

第一款真正的3D全息投影技术

2006年,日本公司Science and Technology发明了一种可以用激光束来投射实体的3D影像的技术,这种技术能够展现出实实在在全方位观察的3D影像。

4-成像展示

成像展示

这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时,两者混合而成的气体进行小型爆破反应,产生灼热的浆状物质,同时在空气中形成一个短暂的3D图像。当时的科学家们宣称他们可以靠着更精准的激光技术,打破短距离投影的限制,从更远的距离进行投影,投影更生动的色彩。想必当时的人们都惊呆了,这样的神技能够有效地运用在烟火施放和户外广告等大型活动上必定是极好的。

可惜的是,从结果论来看,这项投影技术受限于太过短暂的成像时间,使其没法发挥在长时间的应用层面上。时至今日,该技术并没有得到很好的发展。

全息投影技术的最新发展

交互式360°光幕渲染显示技术

南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员目前宣布他们成功研制一种360度全息显示屏,这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像。

有兴趣的可以访问以下网站获取更多资讯。

官方详细介绍以及官方论文

5-成像展示

成像展示

幻影成像膜全息投影技术

幻影成像膜原理,就是在膜的表面镀制纳米级的感光涂层,该图层使用“真空磁控溅射镀膜工艺”,从而使膜保持99.99%的透过率的同时也具有高的反射率(镜面外观)。膜层主要成分是SOB(美国航天局的一种航天感光材料)具有成像细腻,高清晰度成像功能,能使影像产生极大立体纵深感。

幻影成像系统是利用一个或者多个光学镜面组合,将实物或者动态图像悬浮于空中,从而使观众可以看到立体的图像。 根据观看的角度、表现形式的不同可以分为三种形式:360度幻影成像、复合幻影成像和立体悬浮式幻影成像。

相关视频(初音2013关西演唱会

6-香港佳能展示中心-360度全息幻影成像

香港佳能展示中心-360度全息幻影成像

7-初音未来演唱会

初音未来演唱会

NCIT裸视3D投影技术

日本独立行政法人资讯通讯机构(NICT)于2010年七月宣布完成一套桌上型立体裸视的显示器系统fVisiOn,能在空无一物的桌上投射出立体影像。

fVisiOn是NICT在试作的圆柱状投影空间内,以96部圆环状排列的小型投影机照射,使光线穿透透明材质的圆桌后,直接于桌面上形成一个高5公分、可视角约120度的立体影像,呈现出有如电影中未来立体萤幕科技般的影像。根据fVisiOn的原理,它的特点也显而易见,整套设备仅仅是一个小型投影机,抛弃了传统成像的投影屏。

同时fVisiOn配置在桌面下方的位置,所以桌面上的报章杂志、实体物件等均不会影响光线,可放置于桌面与立体影像并排比较。 或许NICT可以在用户手册中写上“当fVisiOn无非在桌上成像时,请先检查桌面是否为透明材质。”

未来NICT将持续研究使系统可视角达到360度的理论值,并持续提升影像画质与加大显示的尺寸。NICT表示,fVisiOn是针对圆桌会议而设计的辅助沟通工具,特色是能在全方位角度以俯瞰方式进行都市建筑设计、交通整备与防灾演练等议题讨论,待影像画质与尺寸提升后可望运用于模拟医疗手术或大型体育馆的立体演出。

网上相关视频

8-

成像展示

9-以往的类似技术与新技术的可视区域比较

以往的类似技术与新技术的可视区域比较

结语

在全息投影技术上,仅凭借目前的各种还限制大型设备、以及投影幕设备的全息投影技术,我们向前人们交出的答卷只能算是达标。而对于凭空出现的全息投影技术还属于刚刚起步的阶段,尚且还没法达到大型投影应用的程度。

每一份考卷都有结束的时间,离交卷时间2015年还有一年的时间,我们到底能不能在这一年中在全息投影领域获得突飞猛进的发展,从而交上一份满意的答卷,让我们拭目以待吧!

十分感谢来自设计癖-啊查的供稿!

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