全息科普2【轉】

究竟什麼是全息?
　　「全息」並非個新詞，用來形容能夠從各個角度觀看的3D圖像。將三維畫面懸浮在實景的半空中成像，營造了亦幻亦真的氛圍，具備強烈的縱深感，真假難辯。觀看者能夠從不一樣的角度不受限制的觀察甚至進入影像內部。當人們想去觸摸看到的3D物體，他們的手會從物體當中穿過，圖像給觀衆感受是徹底立體呈現的。
　　但目前市面上的正面全息投影(front-projected holographic display)，寬泛的來講也能夠算做是全息影像的一種，可是所謂的全息畫面只是投射在一塊透明的投影膜上面，也稱之爲幻象投影技術。所以，所謂的全息圖像也不過是一個平面而非立體圖像。這是目前最普遍使用的投影技術。人們會統稱這些技術爲「全息」。

從幾年前日本的初音演唱會，到周杰倫在演唱會上與「復活」的鄧麗君對唱，到2015年春晚裏李宇春出現三個分身，再到這次G20峯會室外水上晚會，都是幻象投影技術的應用，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。

那麼寬泛的來講全息投影技術分爲哪幾種呢？
1、大型45度全息幻影成像：（適用於發佈會、演唱會、企業年會等大型舞臺全息互動表演）
大型45度全息成像是以框架做爲支撐，把 全息幻像膜（幅寬5米，長度任意）繃裝成與水平面成45度夾角狀態，投影機光線投射在水平成像幕上，成像幕中的影像依靠矩陣映射光學原理最終給觀衆呈現漂浮的立體影像

爲何咱們會感受畫面在展櫃中呢？很簡單，就是個簡單反射原理，跟折射、干涉、衍射沒有半毛錢關係

如圖，取薄膜上方任意一物點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上。因此才感受 畫面在展櫃中。

 

同理，所謂的270度展櫃和360度展櫃也就是多加了幾個反射面，而後在不一樣的反射面上投上不一樣的動畫。

 

2、全息屏幕式全息背投投影：（適用於發佈會、演唱會、年會等舞臺懸掛式全息投影，櫥窗廣告、T臺走秀全息立體投影等）
全息透明屏幕是在鋼化玻璃（或有機玻璃）上裝貼 高透全息背投膜（帶背膠）來實現的，其主要安裝方式是背投懸掛，也能夠根據實際狀況進行鑲嵌式安裝
全息透明屏幕的安裝須要注意：
1.觀衆的視線延長線要與投影機鏡頭錯開，由於屏幕透明如不錯開觀衆會在屏幕上看到投影機鏡頭的亮斑；若是屏幕的中心與人眼在同一水平高度，投影機能夠吊裝在天花板從上向下投射，若是屏幕懸掛的比較高，觀衆須要仰視時，投影機能夠從下向上投射，投射角度大概在22-36度範圍；


2.當投影距離短的時候，能夠採起短焦鏡頭或者光路反射的辦法來解決投影焦距；

 坦言，上述技術雖然效果尚可接受。但由成像原理而論，不過被冠以全息之名。離真正的全息還有很長的一段距離。那麼到底什麼纔是真正意義上的全息技術？
傳統的全息須要通過「干涉記錄，衍射重現」兩個步驟實現。其中「圖像重現」過程必定通過衍射，而不是簡單的投影或者反射。全息的優點在於記錄了物體光場的相位，與現實世界物體的光場更相符

業內也一直有着對於「真全息」和「僞全息的爭論」，咱們在此帖不作論述，姑且按效果說話。把兩者都概括爲「全息」

「真 全息投影」 技術有如下三種分類：
1.空氣投影和交互技術
在美國麻省一位叫ChadDyne的29歲理工研究生髮明瞭一種空氣投影和交互技術，這是顯示技術上的一個里程碑，它能夠在氣流造成的牆上投影出具備交互功能的圖像。此技術來源海市蜃樓的原理，將圖像投射在水蒸氣液化造成的小水珠上，因爲分子震動不均衡，能夠造成層次和立體感很強的圖像。
2.激光束投射實體的3D影像
日本公司ScienceandTechnology發明了一種能夠用激光束來投射實體的3D影像，這種技術是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質，並在空氣中造成一個短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現的
3.360度全息顯示屏
南加利福尼亞大學創新科技研究院的研究人員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。

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 3分30秒左右的是在跟地面上的投影互動

　　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。

　　這裏放個頂裝式的大體示意圖：

全息膜光學原理：
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。

全息紗幕在活動中充當另外一種投影介質，需結合投影機產生3D立體畫面效果，微介質材質以輕盈易安裝的巨大優點攻克了以往其餘成像介質的自重、不易安裝、空間佔用大等問題 其成像效果清晰、細膩，全息紗幕在投影使用中可產生魔幻般的效果，畫面顯示看不見任何載體，即效果是空中懸浮式效果。(備註：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。)