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這不是全息投影,真正允許多角度圍觀的3D圖像

   2021-06-07 中國全息網(wǎng)3530
導(dǎo)讀

星艦企業(yè)號和克林貢戰(zhàn)列巡洋艦又打起來了?,疏忽掉兩個迷你模型,看看它們相互發(fā)射的“光子魚雷”。這可不是只能從正面觀察的二維投影,也不是計算機(jī)渲染的特效,而是真實存在于物理空間,能從任何角度觀察的“立體”圖像。全息投影一說到全息投影,腦子最先蹦出來的是鋼鐵俠:然而這是計算機(jī)渲染的特效;蛘呤翘摂M偶像

星艦企業(yè)號和克林貢戰(zhàn)列巡洋艦又打起來了。

咳,疏忽掉兩個迷你模型,看看它們相互發(fā)射的“光子魚雷”。
這可不是只能從正面觀察的二維投影,也不是計算機(jī)渲染的特效,而是真實存在于物理空間,能從任何角度觀察的“立體”圖像。
全息投影
一說到全息投影,腦子最先蹦出來的是鋼鐵俠:

然而這是計算機(jī)渲染的特效。

或者是虛擬偶像演唱會:

但這也是使用佩珀爾幻象(Pepper’s ghost)形成的偽全息。
這些全息技術(shù)所產(chǎn)生的投影,實質(zhì)上與電影放映一樣,基本上對光這一電磁波的控制,且還尚不能完全擺脫介質(zhì)(如電影幕布)出現(xiàn)3D結(jié)果。
而現(xiàn)在,楊百翰大學(xué)(Brigham Young University)的研究者們,則通偏激光束捕捉物理粒子,創(chuàng)造出了真正的能夠漂蕩在空氣中的,動態(tài)的立體圖像:

光學(xué)陷阱顯示下的立體圖形
想象在一個充滿灰塵的房間中,用強(qiáng)光一照,你就能看到飛舞的灰塵反照光線,在空氣中形成許多小亮點。
使用激光來照射實體粒子並使其向四處反光也同理。
而現(xiàn)在,如果我們在線能控制這個粒子的軌跡,並且讓這個粒子在這個軌跡上進(jìn)行極快的周期性運(yùn)動(scan),那麼此時粒子反光的軌跡就會形成一個立體圖像。

這就是OTD(Optical Trap Display),光學(xué)捕捉顯示技術(shù)。也是BYU電機(jī)工程學(xué)傳授Dan Smalley和他的團(tuán)隊在那個項目里所使用的核心技術(shù)。
他們先使用激光束捕捉空氣中的微小物理粒子,然後快速移動。

當(dāng)粒子被拖曳穿過空間時,可見光會通過激光束將其照亮,形成一條運(yùn)動路徑。
而如果這時以高于眼睛的閃爍速率每秒重新繪制10次以上,就能通過視覺的持久性來形成圖像。

同時,在粒子的移速足夠快時,其位置和顏色都可以被轉(zhuǎn)變,從而形成顏色各異的動態(tài)體積圖像(volume image)。

除此之外,研究團(tuán)隊還使用透視投影(Perspective Projection)技術(shù),隨著觀看者視角的移動來修改圖像的邊沿及視差,在背景生成模擬的非體積圖像點,以增加對圖像體積或深度的感知。

這時,你就完全可以環(huán)繞圖像一圈,360度無死角地去觀察它了:

科幻照進(jìn)現(xiàn)實
好,先來試個光劍對決:

噗……不笑不笑。因爲(wèi)這些自由浮動的全息圖像,自己是在固定體積大小的空間中,由激光束捕捉粒子構(gòu)建的,因此只能生成微小的3D全息圖。
團(tuán)隊里的Wesley Rogers表達(dá),如果要構(gòu)建一座真實大小的山峰模型,那也必須有一個體積雷同甚至更大的空間,來捕捉這整個空間中的粒子。
這明顯是不現(xiàn)實的,因此他們使用了一些視覺技巧,如運(yùn)動視差(Motion Parallax)技術(shù):

來使場景中移動的圖像在顯示時,看起來比實際要大得多:

而對比大多數(shù)還是要求觀衆(zhòng)盯著屏幕展現(xiàn)結(jié)果的3D投影,這項技術(shù)所展現(xiàn)的物理的,而非幻象的投影,真正做到了幻覺與真人的互動。
對此,研究團(tuán)隊做了一個與人交互的小型demo:

△棍狀小人在手指上跳躍
想象一下,未來圍繞著電影演員的將不再是等候後期制作特效的空氣,或者綠色皮套的特效演員,而是粒子所組成的真實結(jié)果在旋轉(zhuǎn)、爬行或爆炸。
電影制作、物品展覽、舞臺表演……還有科幻電影裏所描繪的更多的三維投影的未來,每一天,都在離我們在線更近。

 
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