不同于平面二维显示,全息能显示物体各个角度的所有信息。图为微软全息眼镜展示的视觉效果。

在智能终端设备创新空间缩小之时,全息显示被认为是具有革命性意义的技术。那么何为全息技术?它与3D等显示技术有什么不同?它能颠覆我们传统的视觉体验吗?

微软近日发布了一款全息虚拟现实眼镜,借助该眼镜,用户可以在墙上查看消息、查找联系人,在地上玩游戏、在客厅墙上直接进行视频通话……这些神奇功能的实现,离不开全息显示技术。

全息显示为智能终端设备视觉创新开拓了新路径

视觉显示研究专家、“千人计划”专家谈宝林告诉记者,全息是相对于平面影像而言的,平面影像只有物体的、一个视角的二维信息,而全息能显示物体各个角度的所有信息尤其是深度信息,因此成像的立体感强,形象也更逼真。

谈宝林说,全息显示理念并不是最近才出现。早在1947年,英国一位物理学家就提出了全息理念,并在1971年以此获得诺贝尔物理学奖。但技术条件不成熟,让该技术理念成为现实的成功尝试并不多。

在微软发布全息虚拟现实眼镜、实现全息显示之前,深圳的亿思达公司2014年7月推出一款手机,从视觉入手,从个人角度实现真实物体全方位的三维呈现。

亿思达董事长刘美鸿表示,全息技术实现的三维成像,与通常所称的3D图像并不相同。一般所说的3D技术是利用3D摄像机记录景物一个位置的立体图像,在观看3D影像时,不管在什么位置观看都只能看到拍摄时那一个位置的立体图像;而全息是在空间内呈现三维图像,且从人眼观看出发,理论上在位于图像四周都将看到不同的效果,从而还原真实世界中人对物体的观察。比如,如果用全息技术显示一个魔方,观看者转动眼睛能看到魔方的不同侧面,接近现实中观看魔方的体验。

刘美鸿说,从技术层面看,全息技术可以分为物理全息、数字全息和计算全息。以计算全息技术为例,其原理简单说就是利用摄像头追踪人眼的视角位置,再基于相关技术计算出实际的全息图像,然后通过特殊的显示屏幕将左右眼的立体图像投射到人眼视网膜中,从而使人眼产生和实际感觉一样的效果。

刘美鸿展示其公司生产的手机介绍说,手机前置了高像素的全息显示摄像头,依靠内置的传感器追踪眼球,让使用者看到全息图像。且不同于裸眼3D的单一视角,个人全息意味着在摄像头捕捉人眼的范围内,各个角度看屏幕都是全息显示效果。配合视网膜分辨率的高清3D显示,就能达到接近现实的观察体验。这一基于眼球追踪技术的全息显示,也是亿思达推出手机的核心关键技术。

业内人士认为,在智能终端设备技术创新的空间日益狭窄之时,如果能在显示技术上取得突破,有可能为智能设备创新探索出一条新路子,推动行业发展。

有望给购物、看电影、驾驶等场景带来革命性的视觉体验

全息智能终端设备理论上让用户从各个角度都能感受到浮在屏幕上的真实效果,加上空中交互功能,与传统显示方式相比,在视觉上和触觉上堪称是革命性的体验。

比如,用全息手机玩赛车类游戏,各种跑道场景不再是简单的模拟图。游戏中空中立体的显示效果,使得穿过隧道等有立体纵深感的道路变得更真切,甚至连赛车呼啸而过时卷起落叶摇曳的场景都能真实呈现;网络购物时,你可以在屏幕上直接观察到一个立体完整的商品,只需要手指翻转,随着眼睛的转动,就能看到任何你想观察的细节。而在二维显示时代,商家为了更加真实清晰展示商品细节,不得不展示各个角度的照片。即便如此,购买者依旧需要通过想象才能在脑海里构建起一个立体完整的商品形象。

在微软全息眼镜的功能展示视频中,这款具有增强现实功能的眼镜,将虚拟图像叠加在真实的环境中,可以实现《钢铁侠》等科技电影中的场景。不过,分析人士指出,微软的全息眼镜在现实中很难达到演示的效果。它不仅对环境的要求高,且佩戴和观看物体的距离也要恰到好处,并不是时时刻刻都能获得全息的视觉体验。

在刘美鸿看来,全息技术作为未来显示技术的发展方向之一,还能在驾驶导航、教育娱乐等领域有大作为。未来,或许你可以在全息显示屏幕上,观察到立体的高架桥,而不是现在屏幕上简单的平面指示箭头。此外,全方位立体呈现的效果,便于教学展示,能够提高孩子们观察力和想象力。

值得一提的是,不同于传统裸眼3D显示存在单一视角,容易出现重影、眩晕等不适感,全息显示因为各个角度来看都是完美的3D显示效果,不仅体验更真实,也更人性化。

全息显示产业链还不成熟,未来发展需要多行业携手努力

空间内激光三维图像的全息理念,在出现数十年后并没有实质的突破,主要是因为还没有完全实现激光全息显示的技术条件。

谈宝林说,激光全息技术的物理机理决定了全息影像技术发展面临很多技术难题。在激光全息视频/图像获取方面,现有技术很难消除环境噪音的干扰,获取的稳定性差、成本高。而重现激光全息视频/图像方面,实时处理能力又很不足,由此输出显示的效果也很难达到预期。

业内人士表示,实现全息显示,主流是利用全息投影膜作为介质的全息投影技术,但当前能提供此种投影膜的公司很少,使得该投影膜价格十分昂贵,导致呈现一次全息效果的成本很高,推广起来也非常困难。此外,业界对全息显示还没有形成统一的规范标准。

目前全息产品演示的功能,并不一定在任何时候都能实现。它需要全息的视频、图像内容,而这些资源还非常少,因为游戏搭建多依靠数字模型,游戏也是当前相对成熟的应用领域。

分析人士指出,全息技术刚刚起步,相关产业链很不完善,内容资源同样欠缺,也少有专门开发出支持此项技术的应用。要搭建全息技术产业的生态链,未来还有很长一段路要走。更难说能颠覆我们二维的视觉体验。

刘美鸿认为,全息技术的未来值得期待。在手机或眼镜上实现全息理念,毕竟突破了有无的问题。随着更多人参与研发,能为实现全息现实找到更好的解决方案。

谈宝林说,“个人数字全息手机(系统)”在激光全息应用很难实现的情况下,不失为一个新的技术方向,但要形成成熟的产业链,还需要更多行业和技术人员的努力。