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全息时代悄然来临 这样的“黑科技”你应该知道些啥?


来源:人民网

原标题:全息时代悄然来临这样的“黑科技”你应该知道些啥?人民网3月9日报道 谈起全息技术,一些科幻电影里的画面可能会出现在我们的脑海之中。例如,中国新闻网介绍,在“

原标题:全息时代悄然来临这样的“黑科技”你应该知道些啥?

人民网3月9日报道 谈起全息技术,一些科幻电影里的画面可能会出现在我们的脑海之中。例如,中国新闻网介绍,在“星球大战”系列电影中,角色们在相隔几个星系的距离下,能够通过全息影像进行实时语音通讯。随着科技的发展,这项看似不现实技术已经逐步走进我们的生活,并且改变着我们的生活。那么,什么是全息技术?这一技术应用在哪些方面呢?

全息手机概念图(图片来源:人民日报海外版)

什么是全息技术?

据《光明日报》报道,全息(holography),来源于希腊语“holos”和“gram”,意思是“整体”和“书写”,国内译为“全息”,即“完全的信息”。这项技术是丹尼斯·盖伯教授在1947年发明的,他也凭借此项发明获得了1971年的诺贝尔物理学奖。《人民日报》介绍,全息是在空间内呈现三维图像,且从人眼观看出发,理论上在位于图像四周都将看到不同的效果,从而还原真实世界中人对物体的观察。

我们经常在科幻类的电影中看到主角“大手一挥”,空气中便凭空出现了一些立体影像。据光明网介绍,这种技术属于全息投影,又被称为虚拟成像技术,它是一种利用干涉和衍射原理,记录并再现物体真实的三维图像技术。据《北京晚报》报道,实现全息投影的工作主要分为两步:第一步是进行拍摄,即利用干涉原理记录物体光波信息,构成全息图像;第二步是成象,即利用衍射原理再现物体光波信息,此时再现的信息图像具有较强的立体感。全息投影不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者进行互动,产生令人惊叹的效果。

全息技术可应用在哪些方面呢?

据《人民日报海外版》介绍,全息技术的应用非常广泛,而且很多应用与我们息息相关。

首先,全息技术在投影方面可以应用在各种展示场合,一切需要展示的东西都可以用到全息投影,例如舞台、博物馆、展览会、博览会、图书馆等。

其次,全息广泛地应用于防伪领域。人民币上的防伪水印就是全息防伪,也称激光全息防伪,就是利用立体照相技术,记录下物体的明暗变化和空间变化。此外,常见的信用卡、驾照、护照等也都在应用这一技术。

再次,全息技术在军事、医疗、教育等方面也大有可为。例如,利用全息技术制作的3D全息投影设备、3D全息可视心脏等对于辅助治疗和医学练习等方面有重大的作用;全息透镜对军用光学仪器在减轻重量、降低造价等方面特别有效。

另外,全息照相技术也如同全息本身一样“酷炫”。它能提供目标的立体形象,从不同角度去看,照片中的物体仿佛“活物”一般。 (许杰)

全息技术在医疗上的应用概念图(图片来源:人民日报海外版)

 

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你看到的可能是“假全息”,告诉你一个真实的全息术

你们肯定有见识过“全息投影”,比如初音歌姬的舞台演唱会,2015 年李宇春的节目《蜀绣》一下子分出三个“春哥”来,甚至是用技术将已故的歌手在舞台上再现。这些技术像是魔术一般,让许多不可能发生的事情展现在观众眼前,所以很多人就把这些“栩栩如生”的影像当成了“全息技术”的实际运用。

然而,你可能看到的是“假全息”

有一种技术叫做“Pepper's Ghost”(佩珀尔幻象),它是一种光学幻象。引用Wikipedia 中文版的释义:

佩珀尔幻象是一种在舞台上与某些魔术表演中产生幻觉的技术。

这种技术借由使用一面平坦的玻璃与特定的光源技术,使物体可以出现或消失,或是变形成其他物体。

这一发现是由英国科学家John Pepper 发现的,其实现方法也不算困难。首先舞台需要两层设置,演员在第一层表演,灯光透过一层玻璃或者胶片照射在演员身上,再通过这层玻璃片反射到放置在第二层的玻璃上,投影在实际上处于第二层的舞台上,就形成了Pepper's Ghost 这一现象,如这张图:

你看到的可能是“假全息”,告诉你一个真实的全息术

Pepper's Ghost 说明图

也就是说,你看到的“全息”就是一门光源技术小技巧。

由于当时用于照明的灯光亮度比较低,所以投射出来的影像亮度低,且非常地虚。所以很多时候,这一技术用于在舞台上模拟鬼魂的效果。而到了现代,由于技术的发展,灯光照明的亮度上去了,并且辅以先进的CG 技术,就连虚拟形象“立体化”也不在话下。

现代技术中,过去用于反射图像的玻璃也升级为“全息膜”。全息膜相较于玻璃,其透明度更高。随着设备升级,产生Pepper's Ghost 的方法也演化出两种:

直接将图像投射到全息膜上

将图像投射在镜面上,利用反射投射到呈45° 角的全息膜上

无论是升级了使用材料,还是改变了投影手法,现代的Pepper's Ghost 原理并没有变化。如果你也有兴趣,在了解其背后的原理之后,完全可以自己做一个“全息投影”出来。

那么什么能被称为全息?

要弄清楚这个问题,我们首先要所谓的“全息术(holography)”这个概念。全息(holography)是一个技术名词,指通过相干光(比如说激光)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。

而在大众眼里,只要能看见在空中漂浮的光影就会当成“全息图像”,然而要实现以上的视觉效果有很多方式,甚至可以完全与相干光没有任何关系。

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。

因此要想清楚地区分全息术和其他的光学现象,我们需要弄清楚是什么让我们产生了三维视觉。当我们看近处的物体时,有6 个主要的深度线索起到决定性的作用:

透视:远处的物体看起来更小;

遮挡:近处的物体会挡住处的物体;

双眼(立体)视差:左右眼看到同一物体的不同视图;

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;

聚合:当眼睛聚焦在近处物体时两眼视线汇合;

调节:根据物体的距离,眼球相应地调整焦点。

全息术所展现出的影像要满足以上六个特点,骗过大脑才能被称为“全息术”。

不过这与一开始我们所知道的定义有些冲突,其中没有提及过任何关于相干光等词汇。那么我们不妨结合现实情况,稍做折中:

能够让受众看到三维图像,且满足1-6 点关键要素。

Pepper's Ghost 之所以没有被纳入到全息术的范围里,最大的原因在于,它所展现出的信息并没有涵盖物体的全部视觉信息。如果你不在设计好的角度内观看,完全显现不出“漂浮影像”的效果。真正的全息影像应该是“万丈高楼平地起”,无论观众在哪个角度观看都如同见到了实物一般,甚至能穿过影像或者与影像交互。

钛极客很负责任的告诉你,如果满足以上六点关键要素,无论是能“凭空造物(影像)”的设备,还是像HoloLens 这种直接将影像投射到你眼睛中设备,甚至是直接生成虚拟影像Oculus Rift 和HTC Vive 都能称得上是“全息设备”。(钛媒体 2017年03月04日报道)

[责任编辑:叶绍明]

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