全息科普1 【轉】

【全息投影】 詳解3d全息投影技術

　　全息投影技術也稱虛擬成像技術是利用干涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的記錄和再現的技術。絕不誇張的說這項技術它包含了將來，誰最早使用這項技術，誰就最早走入將來的先進技術行列。

　　全息投影技術不一樣於平面銀幕投影僅僅在二維表面經過透視、陰影等效果實現立體感，它是真正呈現3D的影像，能夠從360°的任何角度觀看影像的不一樣側面。然而：真正的全息技術須要在激光照下才能拍攝，後期成像製做成本太高。對於電影、電視劇之類的生活娛樂的應用還爲時過早！因此，目前商業應用的大多都是低成本的僞全息技術而非真正的全息。

儘管如此，近年的初音演唱會、周杰倫在演唱會上與「復活」的鄧麗君對唱、G20峯會室外水上晚會、邁克爾傑克遜的復活歌唱會等大型活動都對全息投影技術進行了充分的應用，如此之多的應用案例顯示出全息投影技術強勁的商業潛力。


　　所以，咱們在此帖不作針對「真全息」與「僞全息」的論述，姑且按效果說話。把兩者都概括爲「全息」。

　　就當前來看，主要應用仍是在展覽展現、慶典、婚禮、新型媒體等諸多行業，其發展趨勢偏向於大中型，因此外界的人對其瞭解不深。全息技術的展示每每須要結合着創意，而創意又是沒法量產的，這也是全息項目自出現以來，成本居高不下的一個重要緣由。

準全息投影：
主要表現形式：投影儀直接背投在全息投影膜上，也就是初音將來演唱會上運用的那種方式
原理：用燈光、暗場把透明幕邊緣消融在視野中。用普通的二維投影上去就像是在空中成像同樣。（見下圖）


右圖爲作完邊緣消融處理後的效果

　　全息成像主要的表現方式是透明成像，利用影像源把影像投射在透明的材質上，影像基材有紗幕、全息膜。紗幕材質有不少種，其中有棉紗、纖維較多，棉紗原材料網孔較大，紗線略粗，投影效果和纖維材質相比有明顯的高低檔次之分。這裏簡單的帶過

這裏主要介紹一下全息膜，全息膜在幕投體系中能夠說是核心中的核心。其屏幕是將一層全息薄膜壓在半透明的亞克力薄板上。這全息薄膜只對從35°背投的光線有做用。其它光線如太陽光和其它周圍光線被忽略。簡單的來講，就是忽略35°之外的光線，而從35°攝入的光線中，環境光的亮度遠遠不及投影儀的出射光，致使環境光被人眼忽略。看見的只有投射出來的像，所以會感受看見的像孤立的漂浮在空中。
全息屏幕在35° 水平投影角度的增益爲3.2。全息屏幕對它所接受的光線的方向很是挑剔。屏幕十分適用於外部光線較強的環境,好比櫥窗展現。

全息展現櫃：以360°展櫃爲例，結構上是以全息玻璃製成的四面錐體，只是由先後左右四個不一樣角度拍攝的二維物體的視頻，並非真正的360°成像；45°反射成像後造成具備感官上的立體影像。能夠從錐體的四個面看到物體的不一樣側面，外行人都覺得真全息。可其實是二維平面鏡成像旋轉了45°角，看起來飄浮在空中而已

爲何咱們會感受畫面在展櫃中呢？很簡單，就是個簡單的反射原理，在不少權威的網站上看見講解原理時解釋說是衍射。不存在的，就是反射，跟干涉、衍射沒有任何關係。下面以180°展櫃爲例作出解釋

如圖，取全息玻璃上方任意一物點A所發射光線中的兩條，通過反射後被人眼睛所接收。因爲成的是虛像，因此咱們所看到的像點A‘ 就在所接受到光線的反向延長線的交點上。所以才感受畫面在展櫃中。

上面是以點爲表明，還有疑問能夠看看以圖像爲表明的這個圖（360°）

空氣成像(霧屏)
空氣霧幕成像系統包括一臺投影機和一個空氣屏幕系統，空氣屏幕系統能夠製造出由水蒸氣造成的霧牆，採用背投技術將影像投映至幾乎看不見的空氣牆中，觀看者看到的將會是漂浮在空氣中的影像或影片。也被稱爲空氣成像、空氣成像、空中立體成像、霧屏成像等。

霧屏可虛幻成像及可穿行性的獨有特性，使其普遍運用於舞臺劇中、媒體展覽中、大型商場門口、KTV、旅遊景區、公園、娛樂場所、科技館、博物館等，都可作爲一種新的展現媒體。其工做原理是使用霧化設備產生大量人工霧，結合空氣流動學原理而製造出來的能產生造成平面霧氣的屏幕。利用其霧化屏幕的平面特性做爲光路載體。投影機投射圖象在該載體上即可以在空間中造成虛幻立體的影像，造成一種三維空間立體圖象，給人一種新的立體視覺享受。人們能夠從中穿過而不影響圖像的展現，是可以直接感觸到且能夠穿越的投影成像系統。

互動投影
　　互動投影系統是一種新型的多媒體展現平臺。採用先進的計算機視覺技術和投影顯示技術來營造一種奇幻動感的交互體驗。與傳統的觸摸屏不一樣，不須要其它介質，用戶便可以直接使用腳或手與投影區域上的虛擬場景進行交互。
互動投影系統系統具備很高的新奇性和觀賞性，能夠很好的起到活躍展廳氣氛，增長展覽科技含量，提升展覽現場人氣度的目標。
互動投影系統包含一組渲染模塊和一組信號採集處理模塊，兩系統之間經過網絡交換機通信。圖像採集子系統的硬件主要包含一個紅外信號感應器，其功能是捕捉觀展者的動做對其進行分析與處理，並將處理結果發送給渲染服務器。渲染子系統主要包含一臺投影儀，其功能是接收圖像採集子系統的處理結果，生成相應的圖像經過投影儀顯示到圓形展臺上，從而實現最天然的展現效果。全部的圖像採集處理/渲染工做均在工做站上完成。
整個系統經過對用戶的紅外感應捕捉，獲取觀衆在投影視窗上的精確位置，並轉換爲計算機內部的座標和控制指令，對多媒體內容進行相應的操做，便可實現用戶在投影視窗上進行內容的選擇和交互。跟蹤精度能夠達到像素級別。對於投影區域由兩個或兩個以上的投影儀拼接而成的展項，經過軟件形式解決多個投影區域間的圖像拼接、融合問題。

互動投影系統的原理：
　　互動投影系統的運做原理首先是經過捕捉設備(感應器)對目標影像(如參與者)進行捕捉拍攝，而後由影像分析和系統分析，從而產生被捕捉物體的動做，該運做數據結合實時影像互動系統，使參與者與屏幕之間產生緊密結合的互動效果。
　　互動投影系統運用的技術爲混合虛擬現實技術與動感捕捉技術，是虛擬現實技術的進一步的發展。虛擬現實是經過計算機產生三維影像，提供給用戶一個三維的空間並與之互動的一種技術。經過混合現實，用戶在操控虛擬影像的同時也能接觸真實環境，從而加強了感官性。
　　互動投影系統的組成：
　　互動系統由四個部分組成第一部分：信號採集部分，根據互動需求進行捕捉拍攝，捕捉設備有紅外感應器、視頻攝錄機、熱力拍攝器等;第二部分：信號處 理部 分，該部分把實時採集的數據進行分析，所產生的數據與虛擬場景系統對接;第三部分：成像部分，利用投影機或其餘顯像設備把影像呈如今特定的位置，顯像設備 除了投影機外，等離子顯示器、液晶顯示器、LED屏幕均可以做爲互動影像的載體.第四部分：輔助設備，如傳輸線路，安裝構件，音響裝置等。

　　這裏加個大體的示意圖（頂裝式）

http://www.iqiyi.com/paopao/u/1415617061/
全息互動視頻 波紋清晰可見

旋轉顯示
南加利福尼亞大學創新科技研究院的研究人員目前宣佈他們成功研製一種360度全息顯示屏，這種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，只不過好像有點危險；它的成像原理是由頂部投影儀垂直投影，底部是由一個60度斜面角的玻璃反射臺（能夠高速旋轉，以致於多角度成像，不過此款全息投影技術還不成熟，由於他的成像方式比較耗電，危險性高，耗損率達，並且成像大小徹底取決於三角鏡面臺的大小，因此此款全息投影技術尚未獲得普遍的應用，可是他的研究成果充分體驗了科研人員智慧的結晶。

另外一種就是羣裏不少朋友有提到的17年ces展上出現的「全息投影」

其實這就是一個LED燈條，根據餘暉效應（默認人眼感受不到閃爍的相隔時間是0.1秒如下）用單片機編寫程序。好比咱們在燈條上放置了8個led燈，1表明亮燈，0表明滅燈。以LED顯示數字12爲例，咱們先做一個表。
0 1 0 0 1 1 1 1 低四位
1 1 0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1 0
0 1 0 0 0 1 0 0 高四位
0 1 0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
從下到上將每列當作是一個16進制數，咱們獲得8個16進制數也就是8個掃描碼。
將掃描碼寫進程序中，編譯下載後運行便可看見亮燈的部分顯示數字「12」(上標中顯示結果爲1的部分爲亮燈部分，組成數字"12"。抽象思惟能力強的朋友能夠直接腦補，較弱的朋友能夠用線鏈接起來)
當遇到LED個數多或圖文複雜時，用這樣直接取碼的工做量就會很大，這就須要專門軟件，根據顯示的字符和圖案自動生成掃描碼。剛搜索了一下某寶8.8RMB送源碼、電路圖、上位機改字改圖軟件等全套資料。算是物美價廉了，動手能力強的朋友能夠本身去搜索旋轉led看一看

圖片不是某寶的那種，只是展示LED燈條的結構。

這裏附上高一學生自制旋轉led的詳細過程，不得不認可如今的高中生真是厲害，附原文連接和源代碼連接
http://www.51hei.com/bbs/dpj-25231-1.html 原文連接
http://www.51hei.com/f/POVLED.zip 源代碼下載連接

 

http://tieba.baidu.com/p/2655715976 再附上更高版本的3軸聯動旋轉LED教程

 

http://video.tudou.com/v/XMjA0NjcyNjA1Ng==.html?bid=03&pid=01&resourceId=0_03_05_01 視頻鏈接

想作更精細的圖片就須要更多的led和更大的計算量。樓主我的認爲分辨率也是制約這個旋轉led普及的一個大點。但不得不認可，第一次看這東西確實仍是很好看的

 

問：空中全息顯示的技術有沒有萌芽，技術難點在哪

答： 有靠激光聚焦，將空氣中的物質離子化的，這種技術雖然看起來酷炫可是危險係數高，並且很差控制，暫時無法應用。另外就是把霧或者煙做爲投影介質的，上面有介紹到。

問：最近日本人搞的那個全息的鄧麗君作的效果然的很好。

答： 那視頻我看過，不是全息作的，徹底是後期處理，島國的那幫大忽悠

http://www.iqiyi.com/w_19ru2jf811.html 這個是86年鄧麗君日文版演唱《我只在意你》現場
https://www.bilibili.com/video/av10783592/?from=search&seid=10430893199818986452
這個是日本號稱用全息投影復活的鄧麗君，你們能夠對比一下

 

問：樓主這種立體效果是什麼原理 http://weibo.com/6094846964/FbeBkmtIn?type=comment

答： https://www.kickstarter.com/projects/2029950924/holovectholographicvectordisplay?ref=profile_created

上面這個連接跟這個視頻裏好像有些相似，是經過精確控制空間內的氣體密度改變折射率從而精準改變光路的一個方法。(可經過溫度、壓強、聲波等來控制氣體密度，文中說的好像是溫度和壓強，但樓主英語摳腳，以爲此處聲波控制彷佛更合理些)連接裏的有效範圍是12*12*12cm³ ，這裏更大些。

這個連接裏的做者還用過霧幕，這裏我沒有看見水霧，可能不是同一個產品或者樓主該去眼科治治散光。相似海市蜃樓的那種光路吧，就是密度差別大，不斷的折射

另外這裏的視屏數據應該也是很特別的，可能跟平時咱們去醫院的時候CT 儀器進掃描獲得的那種體數據相似。產品實體樓主沒有見過，有太多的不肯定，但想來技術方面要比國內當前商用的要領先的多的。這裏不作定論，作個猜測，拋磚引玉，有表述錯誤的地方還請後來的朋友們指正。

 

建築3D投影的硬件設備及成像原理介紹
3D建築投影技術已經在國外至關成熟，由於該技術的成本和場地要求都比較高的緣由，國內還很少見
3D電影投影在電影院內的白色漫反射布幕上，如今銷售商就把3D投影技術投影在樓房上，這樣到了夜晚的時候，巨大的建築樓體牆面就成了放映電影的成像介質了，若是內容是一些關於銷售的，或者是樓房爆破的錯覺，讓人們真實的獲得體驗，會好比今LED大屏渲染來的效率更高，更受到廣大消費人羣的興趣。
技術上須要注意的有很是重要的這幾點，由於建築的牆面與電影院內的白色幕布不同，他是具備凹凸起伏的，可是也有優點，由於3D投影儀不移動，只在一個方向對牆體進行投影成像，因此在製做視頻的時候，在三維軟件內頁只要固定角度，把建築的模型製做出來後，在建築實體比例相同的模型上製做動畫，如爆破，或者動物按照牆體凹凸起伏運動之類的，等到現場投影的時候，三維軟件中建築的模型隱藏，這樣視頻內容與現實中的建築融合在一塊兒，給人一種真實的錯覺感，這樣3D樓房建築投影技術就基本達到效果了。 在投影儀的亮度要求上也是很是高的，由於在室外，又是較大的場地，因此在投影儀的流明上須要有較大的要求，也不是說3D樓房建築投影技術是天衣無縫的，基本樓房室外投影的話夜晚的效果會比較好，並且若是效果好還需配上較大功效的音響音頻設備，因此在現場的配合上仍是須要較屢次的配合，才能達到預期效果。 在設備上的應用與消耗，也是阻礙3D樓房投影技術發展的重要因素，因爲在現實樓房中的成像關係必須是立體三維的，因此必須採用雙投影，用幀數的誤差來產生左右眼不一樣的立體厚度，這樣，在設備上的消耗上增長了負擔，在室外大場景的黑夜中，須要大面積高強度的投射，在維修上也是一筆很多的費用。