索尼又有黑科技了,360 度全息显示屏了解一下 | 近未来 ⑭

产品

08-01 18:27

曲面屏、瀑布屏……这几年相关技术的发展让显示屏也有了更多形态,但这些所谓的「黑科技」在索尼的「圆柱屏」面前都只能是弟弟。

▲图片来自:索尼官网

7 月 28 日,在美国洛杉矶的 SIGGRAPH 2019(国际计算机图形和交互技术会议)展会上,索尼展出了一款圆柱型透明式全息显示屏,让观众可从 360 度欣赏到无差别影象。

别看官网给出的照片只显示了一个简单的卡通图案,要做到 360 度无死角呈现同一画面绝非易事。通常情况下,透明显示屏很难兼顾透明度和投影亮度,索尼采用的是一种既能保持高透明度又能高亮度显示影像的全息显示屏,配合圆柱投影光学设计解决了这一难题。

这块圆柱透明显示屏还搭载了 IMX383 影像传感器,可实现每秒 1000 帧高速拍摄,360 度无缝追踪观众位置,呈现出影像始终在圆柱之中的效果,借用官方的说法就是「即使是 2D 影像也能栩栩如生」。

这当然不止是为了炫技,新的影像呈现方式也为影视和游戏在视觉和互动体验上带来更多想象空间,索尼在展会现场就展示了多显示器联动、手势对 360 度影像及所搭配的音乐进行实时操控等效果。

全息投影,大概是我们最熟悉也是最陌生的前沿科技了。

科幻电影里的常客,现实生活中的技术难题

虽然在很多科幻电影中,全息投影几乎成了标配,主人公们在半空中随手一挥,各种信息、影像资料手到擒来,比如钢铁侠就是全息投影的重度使用者,无论是研发盔甲还是思考解决技术方案,必定有托尼‧斯塔克在全息投影前指点江山的画面。

《复联 4》的片尾,钢铁侠与妻子告别的片段也是借助了全息技术。

▲  图片来自:Imgrum

钢铁侠对全息投影的喜爱似乎也影响到了小蜘蛛,在最新一部影片《蜘蛛侠:英雄远征》中,小蜘蛛也学会了用全息技术设计战衣。

当然,整部影片可以说都是全息投影制造的幻境。

▲ 图片来自:漫威

▲ 图片来自网络

不过,尽管全息投影在科幻片随处可见,但事实上这项技术离我们的现实生活依然很遥远。

全息投影的发明纯属偶然,它是 1947 年英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯在研究增强电子显微镜性能时的意外所得。该技术在很长一段时间里只在电子显微镜中有用武之地,被称为「电子全息术」,直到 1960 年激光的出现才开始有了现代意义上的全息投影概念。

维基百科上对全息投影的描述是:

是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部讯息(振幅、相位)的照相技术,而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建,仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片,可以看到被拍摄的物体的不同的角度,因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。

对照上述概念,你可能会提出质疑:全息投影明明已经很常见了,怎么能说离我们还很遥远?

确实,在各种演出中,我们总能看到号称全息投影的使用,例如著名的初音未来演唱会,观众可以看到舞台上出现的初音虚拟影像;已故歌手邓丽君也能「复活」并与周杰伦同台对唱;2015 年春晚的舞台上也曾出现过四个李宇春的「奇观」。

▲ 初音未来演唱会 图片来自网络

▲2015 年春晚李宇春表演《锦绣》图片来自网络

然而,尽管效果看起来与全息投影相似,但以上统统不能称为全息投影,因为全息投影的核心要素之一是利用光的光衍射原理重现物体的三维外观,观看者不需要借助任何观看器材或外部设备即可看到立体图像,简单来说,就是可以在空气中直接呈现的裸眼 3D,也就是我们在科幻电影中看到的画面。

遗憾的是,要在空气中投射出三维图像的难度非常大,目前仍处于实验室研究阶段,2015 年韩国一组研究人员利用高性能彩色激光制造出世界首例 360 度彩色全息图,虽然演示影像只是一个彩色魔方,但已动用了 16 个不同领域的科研人员花了 2 年时间,耗资不菲。

既然如此,各种演出中使用的「全息投影」又是怎么回事?

真全息和「佩珀尔幻象」

准确来说,这些伪全息技术其实是一种名为「佩珀尔幻象」的光学现象,名字来自于英国科学家约翰‧亨利‧佩珀尔,原理相当简单,即利用呈 45 度角的玻璃将位于其他位置(多为舞台下方)的表演者的形象投射到舞台上。

▲ 图片来自网络

早在 19 世纪,佩珀尔幻象已在舞台演出中广泛应用,现代技术下的佩珀尔幻象已不需要表演者隐藏在舞台下方,而是可以将制作好的影像投映到全息膜上,加上打光和和 CG 技术,足以做到以假乱真。

▲ 图片来自网络

抛开技术不谈,真全息和佩珀尔幻象在效果上的区别就是前者是 360 度无死角,你甚至可以像科幻电影中一样穿过全息图像,而后者只能在特定的角度观看。

除了我们前面提到的韩国研究人员的成果外,目前市面上还有几种热门的「半全息」技术,这些方案同样试图用光线重现影像,但在介质上做了一些妥协。

空气投影:用雾化设备产生大量人工雾,形成一层很薄的水雾墙作为图像载体,利用分子震动不均衡产生立体感,但水雾颗粒大,成像效果不佳,多见于景区。

激光束投射:依靠在空气中不断进行小型爆破,氮气和氧气在空气中散开时,混合成的气体变成灼热的浆状物质,并在空气中形成一个短暂的 3D 图像,缺点是只有白色,且显示时间很短。

▲图片来自:Business Insider

Hypervsn:同英国初创公司 Kino-mo 开发的装置,结构非常简单,利用叶片高速旋转投射 3D 图像。

▲图片来自网络

360 度全息显示屏:由南加利福尼亚大学 2007 年研制,将图像投影在高速旋转的镜面上,并由计算机进行视频信号渲染。

▲图片来自:Pipinův blog

至于索尼这款新产品,官方并未透露详细的技术信息,但从有限的介绍来看,应该也是利用了一些光学原理,没能摆脱对空气以外的介质的依赖。鉴于大法过往许多黑科技产品最终没有走出实验室的历史,科幻照进现实这件事,我们可能还要再等等。

题图来自:Singularity Hub

登录,参与讨论前请先登录

评论在审核通过后将对所有人可见

正在加载中