[科学技术]全息界的真假美猴王，你分得清吗？

你能说出全息世界里的真假孙悟空吗？ 2020-09-28 16:15:48来源:科技日报作者:侯春0 听说过全息显示技术吗？喜欢看科幻电影的人一定很熟悉这个很酷的技术 在《星球大战》中，太空机器人r2-d2通过发射蓝光来扮演莱娅公主的形象 这不是一个简单的视频回放，这意味着未来这项技术全息显示的特殊功能 观众通过换座位可以从不同角度看到莱娅公主的立体形象。 在现实世界中，光学显示领域的专业人士也对这项技术深深着迷 近日，腾讯多媒体实验室标准总监、5g专家斯蒂芬·温格指出，基于光场技术的全息显示将是显示技术的未来 中国工程院院士徐祖炎对下一代显示技术也寄予厚望:“人们对美好视觉效果的追求是推动显示技术发展的关键，自然逼真、立体视觉效果是人们的终极追求 下一代显示技术可能是全息的 你看到的著名场景其实就是“伪全息” 随着裸眼3d、ar眼镜、3d电影等技术的成熟应用，在很多人眼里，全息显示技术似乎离我们不远了。 然而，事实并非如此 目前除了已经出现在博物馆的静态全息显示，其他大家都熟知的所谓“全息”技术场景，大部分都是“伪全息图” 2010年，日本虚拟歌手Hatsune Miku的“全息”演唱会，以及2015年春晚节目的独唱《蜀绣》都声称使用全息投影技术。直到今年，电视新闻媒体出现了使用“5g+4k全息”技术实现主持人与被采访者的跨屏互动...标题为“全息”技术的新闻标题确实引起了人们的注意 然而，对其技术实现的深入研究将揭示这些“全息图”实际上与真正的全息图相去甚远 “伪全息术”在全息世界中可称为“六二猕猴” 它有真正孙悟空的声音和面孔，也有七十二变的能力 例如，在视觉效果方面，“伪全息术”可以使人们看到三维图像悬浮在空 然而，它的技术实现路径与真正的全息技术完全不同 所谓“伪”，其实就是利用人的视觉偏差来欺骗大脑 事实上，这些技术并不能真正恢复光线，也不能实现不同图像的360度观看，形成“以山侧为峰”的效果 比如有些剧场演出是利用投影技术按照特定角度设计的，从另一个角度看不到立体效果 既然有“伪全息术”，那么什么是真全息术？真正的全息术发展到哪里去了？ 这可以追溯到“全息术”本身的概念 全息摄影，顾名思义，就是一切信息 众所周知，光是以电磁波的形式存在的，包括两个参数:振幅和相位 全息显示是记录振幅和相位参数，恢复物体的三维图像 就像相机的原理一样，拍照是记录图像的光强信息，冲洗照片是还原图像信息的过程 只有相机还原光的强度，而全息显示记录光的振幅和相位信息 也就是说，实现全息显示需要两个步骤——记录光的所有信息和恢复信息 “振幅可以用胶片记录，但相位很难记录。” 上海科技大学教授张启明向记者介绍 1947年，英国匈牙利物理学家丹尼斯·加伯发明了全息术，利用干涉技术记录光的相位，即利用光与光干涉形成的规则条纹记录或还原光 丹尼斯·加布获得了1971年的诺贝尔物理学奖 全息术利用干涉和衍射原理记录并再现物体的真实三维图像，最终形成不用眼镜用肉眼就能看到的物体三维图像 虽然光场技术和其他方法可以实现类似的裸眼3d视觉效果，但是这种技术中使用的显示方法实际上与全息完全不同 【/h/】光场技术的本质是记录和显示物体不同方向的光线，以达到三维视觉效果，但很难还原光的全部信息，在视角和显示分辨率之间存在折衷 除了光场技术，还有一种“胡椒幻觉”方法，也可以呈现悬挂在空的物体的图像 在剧场演出的“全息投影”中，有些是借助于胡椒幻觉实现的 胡椒幻觉是一种在舞台上和一些魔术表演中产生幻觉的技术 这项技术通过使用平板玻璃和特定的光源技术，使物体出现或消失，或转化为其他物体 真全息还在路上 全息技术路线可分为激光全息和计算全息 目前，利用激光技术的静态全息显示已经成熟 例如，在一些博物馆可以看到静态的展品三维图像 然而，进一步恢复动态图像和与三维图像交互在技术上非常困难 “因为动态光波相位振动会很强，而干涉技术要求物体在纳米级别振动，这在技术上很难实现。” 张启明教授解释说，动态全息显示存在一定的技术瓶颈，主要是全息图的恢复速度 “如果你想看到一个图像达到动态效果，你需要以每秒24帧的速度恢复它，但目前你只能达到每秒1帧 他进一步解释说，决定全息图复原速度的是激光打印技术，以及如何同时在全息图上进行多点打印 真正显示动态图像的全息技术还在实验室里 尽管如此，科学家们仍在不知疲倦地朝着这一终极显示技术前进 近年来，一些基础研究产生了令人惊讶的结果 上海科技大学人工智能纳米摄影中心利用计算机建模技术制作三维动画 首先，用计算机模拟干涉过程，得到全息图 这个全息图是一种激光打印的光刻胶，相当于相机的底片。表面看起来像是一层透明玻璃。曝光后会出现很多凹凸不平的形状。经过激光照射后，三维图像将通过一系列反射恢复 2019年，上海科技大学人工智能纳米光子中心的一项研究将轨道角动量引入计算全息术，这使得不同的角动量光击中全息图并显示不同的图案 总之，本研究改变了计算全息术的传统传输模式，提高了光学信息的存储密度，从而提高了图像显示的分辨率，增强了信息传输的安全性，不仅颠覆了全息图像的传输模式，而且为传输过程设置了“信息安全”的保护屏障，实现了世界上第一个超宽带光学全息术过程，为大数据信息时代提供了大容量全息术 全息显示技术是从静态到动态，相当于用相机从固定胶片上曝光一张照片，跨越到视频通话中图像的实时编解码 这涉及到大量的计算 如今，人工智能深度学习算法也为计算全息运算速度提供了强有力的工具 一系列“伪全息”概念的出现，充分印证了人们对全息显示技术将带来全新视觉体验的强烈期待 同时，我们也可以看到，真正的全息技术在未来可能的应用，如影视娱乐、文化旅游、医疗卫生、远程在线视频会议、军事等，将带来颠覆性的变化 想象未来的某一天，人们待在家里，美丽的山川展现在眼前；医生通过全息虚拟影像准确引导医疗器械进行手术；通过远程视频会议，你可以清晰地感受到对方的态度...全息显示技术商业化的瓶颈一旦被打破，将会给社会带来翻天覆地的变化，甚至成为远距离传输的工具 “这不是电脑设计模型，而是将现场采集的人或场景数据还原到另一个地方，现场采集的三维数据快速建模技术现在已经成熟 ”张启明说 加载更多> > 负责编辑:贺培肉苁蓉