3D全息投影技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

【摘要】：3D全息投影技術(shù)可以表現(xiàn)物體的三維圖像，其與傳統(tǒng)3D技術(shù)相比的最大優(yōu)勢(shì)是觀(guān)眾無(wú)需佩戴3D眼鏡，這是一大技術(shù)進(jìn)步。隨著時(shí)代不斷發(fā)展，觀(guān)眾也越發(fā)追求專(zhuān)業(yè)的享受，2D向3D的轉(zhuǎn)變是相關(guān)技術(shù)的一次重要進(jìn)步，而裸眼3D技術(shù)則通過(guò)3D全息投影得到了一定程度的實(shí)現(xiàn)，探討技術(shù)原理、發(fā)展過(guò)程和具體應(yīng)用，有利于技術(shù)的進(jìn)步和推廣。

【關(guān)鍵詞】：3D全息投影技術(shù)；技術(shù)原理；發(fā)展；應(yīng)用

前言：在現(xiàn)代舞臺(tái)劇、院線(xiàn)電影、大型博物館中，3D技術(shù)的運(yùn)用非常常見(jiàn)，通過(guò)3D技術(shù)，觀(guān)眾可以看到立體的虛擬人物、動(dòng)物等，極大提升觀(guān)影、參觀(guān)效果，為求進(jìn)一步提升3D技術(shù)，3D全息投影技術(shù)被發(fā)明，并得到了很快的推廣，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，3D全息投影可以較好的滿(mǎn)足需求，但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著生活水平的不斷提升，該技術(shù)還有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步空間。

一、3D全息投影技術(shù)的原理

3D全息投影技術(shù)利用的是光的干涉和衍射原理，將物體影像、動(dòng)作進(jìn)行記錄，之后以三維的形式再現(xiàn)，該技術(shù)的核心是光的干涉和衍射。

在進(jìn)行影像動(dòng)作等的記錄時(shí)，利用的是光的干涉原理，通過(guò)激光輻照目標(biāo)物體，形成漫射光束，同時(shí)在以另一個(gè)激光光源輻照全息底片，兩個(gè)光束形成疊加、互相干涉，目標(biāo)物體的位相、振幅等相關(guān)信息被記錄下來(lái)，利用物體動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋等，對(duì)全息底片進(jìn)行顯影、處理，即可生成全息照片。在應(yīng)用照片進(jìn)行3D顯影時(shí)，應(yīng)用的是光的衍射原理，顯像同樣需要相干激光，兩個(gè)不同激光光源分別進(jìn)行照射，全息照片會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不同的像，一個(gè)是原始像，另一個(gè)是共軛像，由于記錄在全息照片中的包括相位和振幅等多種信息，因此顯示出來(lái)的像具有很強(qiáng)的立體感，為求獲得更強(qiáng)的真實(shí)感，可以進(jìn)行多次曝光處理，將各種影像分別顯示出來(lái)，再通過(guò)疊加等手段合成一個(gè)影像。

3D全息投影技術(shù)可以再現(xiàn)較為逼真的影像，很大程度上改變了人們的觀(guān)影方式，為各行業(yè)所重視，在一些交互較多的、受眾較多的場(chǎng)合被廣泛使用，包括酒吧、博物館、舞臺(tái)等[1]。

二、3D全息投影技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

（一）3D全息投影技術(shù)的發(fā)展

3D全息投影技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)重要事件，兩次在美國(guó)，一次在日本，最終促成了技術(shù)的誕生、應(yīng)用。

3D全息投影技術(shù)的第一個(gè)里程碑出現(xiàn)在美國(guó)，一位理工研究生利用海市蜃樓的原理，將影像投映在水蒸氣上，由于水蒸氣中的水分子和空氣分子相互碰撞，震動(dòng)十分明顯，而且存在不規(guī)律性，因此呈現(xiàn)出的影響具有很強(qiáng)的立體感和層次感，這次實(shí)驗(yàn)引起了一定程度的關(guān)注，使相關(guān)人員意識(shí)到3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能。其后，日本一家公司利用氮?dú)夂脱鯕庑纬傻幕旌蠚怏w作為顯示對(duì)象，使用激光束投射3D影像，效果比水蒸氣更好，其主要原理是氣體在空中化學(xué)變化產(chǎn)生的不斷振蕩，這種變化持續(xù)時(shí)間短暫，雖然3D效果尚可，但很難大規(guī)模應(yīng)用，第三次3D影像的嘗試在美國(guó)著名學(xué)府南加大，科研人員利用高速旋轉(zhuǎn)的鏡子作為顯示對(duì)象，投射影像，獲得了一定程度的成功，并開(kāi)創(chuàng)了3D影像嘗試的新思路。

（二）3D全息投影技術(shù)的應(yīng)用

目前常用的3D全息投影技術(shù)包括180度投影技術(shù)、270度投影技術(shù)和360度投影技術(shù)三種，根據(jù)不同需要被應(yīng)用于各類(lèi)場(chǎng)所[2]。

180度投影技術(shù)適合于單面顯示，比如大型舞臺(tái)，可以進(jìn)行大面積成像顯示，觀(guān)感強(qiáng)烈。270度投影技術(shù)適合于凸型舞臺(tái)等場(chǎng)所，成像面積可以根據(jù)舞臺(tái)大小自由選擇。360度投影技術(shù)是目前最好的3D全息投影技術(shù)，適合于任何舞臺(tái)、場(chǎng)所，觀(guān)眾可以在任何角度觀(guān)看。

在進(jìn)行3D全息投影技術(shù)應(yīng)用時(shí)，無(wú)論舞臺(tái)還是博物館、酒吧等場(chǎng)所，都需注意燈光的控制，燈光的影響是3D全息投影能否成像的關(guān)鍵。由于3D全息投影技術(shù)本身是通過(guò)激光光源進(jìn)行成像，如果其他背景燈等光線(xiàn)在成像過(guò)程中對(duì)成像目標(biāo)產(chǎn)生干擾，圖像很可能受到影響甚至消失，因此在舞臺(tái)等處，最好采用LED成像燈或者帶有切割成像功能的電腦燈，同時(shí)將燈光投射范圍控制在成像范圍之外，也需嚴(yán)格控制其他光源進(jìn)入舞臺(tái)[3]。

三、3D全息投影技術(shù)的衍生技術(shù)和未來(lái)應(yīng)用

（一）3D全息投影技術(shù)的衍生技術(shù)

1.360度幻影成像技術(shù)

360度幻影成像技術(shù)是3D全息投影技術(shù)的主要衍生技術(shù)之一，很多名車(chē)、名表、珠寶展示會(huì)用到360度幻影成像技術(shù)，較之以往的展示技術(shù)，其突出優(yōu)勢(shì)是直觀(guān)、互動(dòng)性強(qiáng)、融合度高。

360度幻影成像技術(shù)可以將三維畫(huà)面懸浮在空中，通過(guò)柜體、分光鏡、照射光源等設(shè)備即可完成技術(shù)展示，其原理與3D全息投影技術(shù)相同，同樣不需要觀(guān)眾佩戴眼鏡，而成像效果良好，可以展示超過(guò)2米以上的大型物體，同比例完全模擬一個(gè)人物、動(dòng)物等[4]。

比如汽車(chē)展示，傳統(tǒng)屏幕展示缺乏立體感，只是從普通電視廣告變成了大屏幕電視廣告，本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，形式陳舊，可以表達(dá)的信息有限，車(chē)展上很多參觀(guān)者對(duì)此幾乎毫無(wú)興趣，而在應(yīng)用了360度幻影成像技術(shù)后，立體的展示吸引力明顯增加，也可以更直觀(guān)的表達(dá)汽車(chē)的各類(lèi)信息，參觀(guān)者甚至可以通過(guò)操作3D汽車(chē)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和部件的分解展示，深入了解汽車(chē)的各部件構(gòu)造、性能等，同時(shí)，車(chē)展的主持人員可以利用360度幻影技術(shù)的成像進(jìn)行結(jié)合度更高的講解，使汽車(chē)的各項(xiàng)指標(biāo)、優(yōu)勢(shì)更深入的嵌入?yún)⒂^(guān)者的頭腦中。

（二）3D全息投影技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用

3D全息投影技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用，很可能出現(xiàn)普及的趨勢(shì)，基于科技以人為本的精神，該技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用將很大程度上集中在民用方面。比如家用、企業(yè)用等。

家用方面，目前的3D技術(shù)除了3D全息投影技術(shù)外，還有偏光3D、快門(mén)3D、色差3D三種形式，其中色差3D和偏光3D的成像效果較差，快門(mén)3D雖然成像效果良好，造價(jià)卻較為昂貴，而且鏡片的閃爍問(wèn)題始終無(wú)法解決。未來(lái)的3D全息投影技術(shù)很可能在家用3D方面得到實(shí)現(xiàn)。從目前的3D全息投影技術(shù)設(shè)備來(lái)看，這種實(shí)現(xiàn)并非不可能，只需簡(jiǎn)化相關(guān)設(shè)備、降低其專(zhuān)業(yè)化水平和造價(jià)即可，企業(yè)方面，目前部分博物館已經(jīng)應(yīng)用了3D全息投影技術(shù)，由于造價(jià)方面的原因，尚未完全普及，對(duì)其設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，只保留3D成像的基本功能，未來(lái)面向企業(yè)推廣也是完全可行的[5]。

總結(jié)：3D全息投影技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是3D技術(shù)的一次重要變革，其成像效果良好，是目前3D投影方面較為先進(jìn)的技術(shù)，從發(fā)展歷程、應(yīng)用情況上看，3D全息投影技術(shù)依然有一定的進(jìn)步空間和巨大的商業(yè)價(jià)值，探討其相關(guān)知識(shí)、未來(lái)發(fā)展，有助于技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。（指導(dǎo)教師：毛洋）

參考文獻(xiàn)：

[1]曾紅宇，張波. 3D全息投影技術(shù)在數(shù)字出版物中的應(yīng)用探索[J]. 科技與出版，2015，11：101-104.

[2]葛菲，莫彥峰. 淺析3D全息投影技術(shù)對(duì)現(xiàn)代廣告與設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的影響[J]. 藝術(shù)教育，2016，05：198-199.

[3]楊振華，徐文杰，潘偉. 全息投影技術(shù)的發(fā)展及在產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用初探[J]. 亞太教育，2016，19：107-108.

[4]佘林子. 3D全息投影技術(shù)在展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代裝飾（理論），2016，08：22.

[5]樓木. 基于MATLAB的3D全息及計(jì)算全息圖的編碼和再現(xiàn)研究[D].南昌大學(xué)，2013.