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好莱坞大片中的科幻投影技术

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相信平时在观看好莱坞大片的时候,有一个场景我们非常熟悉:主角手一挥,眼前就会出现一块立体的虚拟的显示屏,屏幕上的内容主角可以在空中任意切换,甚至还能够通过它实现与远在千里之外的人面对面交谈。其实这就是全息投影技术,只是现实中这种技术还没有这么先进。

 

但是在我们生活中,全息投影技术也在广泛的应用开来,那这种技术从何而来,未来又将往何方去呢?今天我们就来真正的了解一下全息投影技术。

 

全息投影技术是属于3D技术的一种,原指利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。

 

1947年,英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯发明了全息投影术,他因此项工作获得了1971年的诺贝尔物理学奖。其它的一些科学家在此之前也曾做过一些研究工作,解决了一些技术上的的问题。

 

全息投影技术

丹尼斯·盖伯

 

之后随着科幻电影与商业宣传的引导,全息投影的概念逐渐延伸到舞台表演、展览展示等商用活动中。但我们平时所了解到的全息往往并非严格意义上的全息投影,而是使用珮珀尔幻像、边缘消隐等方法实现3D效果的一种类全息投影技术。

 

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2010年日本 初音未来

 

2010年,日本著名的虚拟偶像初音通过全息投影技术亮相演唱会。

 

在安德烈·罗米尔·扬和科多扎尔·布罗德斯的演唱会上,美国的已故嘻哈巨星图派克·阿玛鲁·夏库尔以虚拟影像的方式重登舞台,不仅可以在台上载歌载舞,甚至还可以来回走动并与台下的观众打招呼,一切都看起来非常真实,引了粉丝们的激烈讨论。

 

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星图派克·阿玛鲁·夏库尔

 

2015年春晚,李宇春的节目《蜀绣》让很多人印象深刻:她在表演时突然分出三个分身,形成4个李宇春同台演出的奇特场景。类似的技术在舞台上应用还有更多的案列典范,看起来科技感十足。很多人都在用“全息投影”来称呼它,但很遗憾,这些都不是全息投影技术,它们的真名字叫做佩伯尔幻像,虽然与全息技术效果类似,但它与真正的“全息投影”还相差甚远。

 

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《蜀绣》

 

1862年,由科学家约翰· 佩珀尔发现的“佩珀尔幻象”( Pepper Ghost)原理,是目前最常用的“伪全息”技术。

 

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早期“佩珀尔幻象”在舞台剧中的应用

 

如图所示,在舞台前呈45度角放置了一块透明玻璃,表演者在舞台下进行表演。将灯光打在舞台下的表演者身上,然后透过玻璃便可以把表演者的影像再现在舞台上的特定区域,犹如凭空出现的“鬼影”一样。佩伯尔幻像是一种很巧妙的光学错觉技术,但它的原理并不复杂。

 

灯光照射在真实表演者身上,透过玻璃映射在舞台上的特定区域就形成了上图中的虚拟影像,这就是佩伯尔幻像的成像过程。

 

而今天在搭配了CG技术和高亮度灯光之后,佩珀尔幻象表演可以做到栩栩如生、惟妙惟肖。

 

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佩伯尔幻像原理图

 

从上图我们就可以清晰的看到,无论是虚拟偶像初音还是已故的嘻哈巨星,它们能够登上舞台都是通过了巧妙的光学错觉技术来实现的。

 

仔细观察你可能会发现,电影中的全息投影无论在任何角度观看都不会影响视觉效果,同时人还可以从立体影像中直接穿过去。

 

而全息膜投影技术需要观众在特定的角度才能看到立体画面,同时四周的场景也需要较为黑暗,所以说如今的全息投影技术和电影中演绎出效果还相去甚远。

 

真正的全息投影短时间内还难以实现,据了解现在已经有实验室做到了不借用任何介质,单纯在空气中实现全息投影,但技术还不够成熟。首先这种方式的成本过于高昂,难以实现大规模商用,其次包括画质、颜色等问题也还没有解决,所以短时间内真正的全息投影还只能出现在实验室中。

 

虽然还存在缺点和不足,但就目前来说通过全息膜投影技术实现的立体影像效果还是非常不错的,也带给了我们带来一次次的震撼。现在这项技术已经广泛应用在会展、舞台演出等行业。