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科普:G20峰会中的“全息影像”,到底是什么?

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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2016-9-14 16:15:11  | 显示全部楼层 | 阅读模式
    根据字典和维基百科上的定义,全息(holography)是一个技术名词,指通过相干光(激光就是其中一种)干涉原理记录和查看图像,当合适地将其呈现时,便可以精确地再现被记录物体的三维外观。
      但是外文时常看到的一个词是“hologram”,它指的是进行全息记录时在记录媒介(比如胶片)上形成的印记,并不是我们看到的影像。而媒体、PR和大众时常将“hologram”与另一词“holographic image”混用,后者指的是通过照射光线(相干光)到hologram上再现的三维影像,就是漂浮着能被我们看到的画面。
      视频截图
      真正的全息影像是什么样,各位可以看一段1972年的视频:Introduction to Holography。视频里用胶卷记录了物体的整个三维图像信息,并通过激光重现出来。
      以上就是严格意义上的全息,那么定义完了我们来谈一谈现实。
    20160908100714602.jpg
      HoloLens可以让用户看到漂浮在空中的三维影像,虽然实际视场角没有宣传图这么大
      现实是,当大众提到全息时,他们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维影像。正是这个原因导致“全息”这个词被滥用,只要是震撼视觉的虚拟影像都有可能被叫做全息。希望攀上“黑科技”的PR,想要吸引眼球的媒体和不明就里但相信自己亲眼所见的大众,共同促成了这一现象。
      要让你眼中看到漂浮的三维影像,其实办法非常多,而且通常和激光、干涉没多大关系,而是在利用我们的视觉系统看外部世界的方式。当我们看近处的物体时,有6个主要的深度线索帮助我们形成三维视觉。
      1、透视:远处的物体看起来更小;
      2、遮挡:近处的物体会挡住处的物体;
      3、双眼(立体)视差:左右眼看到同一物体的不同视图;
      4、单眼(运动)视差:当头部运动时,远处和近处的物体会以不同幅度运动;
      5、聚合:当眼睛聚焦在近处物体时两眼视线汇合;
      6、调节:根据物体的距离,眼球相应地调整焦点。
      全息影像就是要把这6个深度线索全部重现,完全骗过大脑,让它以为“见到鬼”了。如果是这样的话,那些不是基于激光和干涉,但能达到同样效果的显示技术是不是也可以称为全息呢?
      所以,如果我们现实一点,从用户视觉的角度来判断是否全息,再把第6个点忽略(因为如果包括进来绝大部分设备都会被排除),那么我们可以给出下面这个标准:
      一款全息显示设备至少应该为一位用户创造虚拟三维物体影像,且要满足第1-5条深度线索。
      这么定义可以很好地对各种自称全息显示的设备进行评判分类,同时又符合公众对全息的理解。下面就来回答一些读者的疑问:
      1、需要介质的都不算全息?
      这个问题所说的介质应该是指上一篇文章中佩珀尔幻象所用的玻璃或全息膜,如果按照本文的标准,是否有介质并不影响是否是全息。而真正的全息是肯定要介质的,见上文中的视频。
      2、初音未来和里约8分钟是不是全息?
      这个问题问的应该是初音未来的演唱会是不是全息,这个基本可以说是否定的,因为它用的就是一个平面投影机制,缺少第3、4和5个深度线索,从侧面看就是平的;里约8分钟所用的技术目前不能确定,但猜测也应该是某种类似的投影机制。
      3、Magic Leap 和 HoloLens是不是全息设备?
      如果Magic Leap和demo中演示的一样,那么他们都是,它们可以满足第1-5条深度线索,甚至是第6条。
      4、三角(四角)玻璃展示台是不是全息?
      不是,其原理也是佩珀尔幻象,你可以看到影像的三个或四个面,并不是360度。
      5、VR头盔是不是全息设备?
      带空间位置追踪的头盔是全息显示设备,比如HTC Vive和Oculus CV1,因为其支持1-5条深度线索,而Gear VR和Cardboard不是。
      6、3D电视是不是全息设备?
      不是,因为没有第4条深度线索。
      通过以上这些问题,我们大概可以了解全息想要的视觉效果是什么。实际上,本文的这一标准已经是经过妥协的,许多人认为HoloLens不应该被称为全息显示设备,而是伪全息,因为你需要戴个笨重的头盔来看到那些影像。这些人并没有错,但把HoloLens称为全息也不是不对,它确实可以实现同样的效果,毕竟许多人看清真实世界还需要眼镜呢(近视),看全息多个眼镜能怎样。
      电影《星球大战》里的机器人投出全息影像
      对于大众来说,只要不把科幻电影里那种像手电筒一样打出一个全息影像当成真实的全息技术,不把佩珀尔幻象这种2D光影技巧当成全息,就够了。

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