大家保留記憶的方式一直都是相片

但想觸摸記憶的渴望，從未消失

于是修仙、科幻小說(shuō)，催生了留影石、全息留影

幸運(yùn)的是，隨著科技的發(fā)展

我們終于成功實(shí)現(xiàn)了這一夢(mèng)想

小編最近本來(lái)在整理舊照片，想挑一張裝在相框上放在工位來(lái)著的，結(jié)果竟然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超酷炫的3D懸浮相框。這個(gè)相框里面不需要放照片就能夠呈現(xiàn)3D成像，但也沒(méi)太驚訝不就是個(gè)全息成像嘛，但細(xì)看又不對(duì)，這和之前見過(guò)的體積式全息顯示器不太一樣。這個(gè)相框中間是中空的并沒(méi)有玻璃，而是內(nèi)嵌了樹莓派計(jì)算機(jī)、成像控制器和全息光場(chǎng)顯示器。既然已經(jīng)到這了，不如就來(lái)一期全息小課堂吧。

全息投影技術(shù)

普通針孔相機(jī)

在普通照相片中，每個(gè)點(diǎn)的顏色和亮度只反映了拍攝時(shí)這個(gè)點(diǎn)正對(duì)著的一小部分空間。比如針孔攝像機(jī)，只有通過(guò)小孔的光線才能夠被記錄，而其他視角的信息將全部丟失。除了限制單視角之外，普通照相機(jī)還會(huì)損失另一種光信號(hào)—相位。一束有固定頻率的光照射在膠片上時(shí)，其曝光程度只取決于波的振幅。考慮到曝光時(shí)間和振幅平均強(qiáng)度，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，曝光量與振幅的平方成正比，

即使我們把這束光波向后移動(dòng)四分之一的波長(zhǎng)，對(duì)膠片曝光也是沒(méi)有任何影響的，表示膠片并不會(huì)記錄光的相位。如果能夠在膠片上記錄光的相位和振幅，就可以實(shí)現(xiàn)全息投影技術(shù)。

全息圖像重建

全息圖的目標(biāo)就是重現(xiàn)場(chǎng)景周圍的整個(gè)光場(chǎng)。當(dāng)一束燈光照射在物品上時(shí)就會(huì)在周圍產(chǎn)生復(fù)雜的起伏電磁場(chǎng)，我們眼睛所看到的東西就取決于我們所在的位置所接受到的起伏光場(chǎng)。所以如果能夠記錄這個(gè)物品周圍的復(fù)雜光場(chǎng)，那么即使物品消失了，也依然能夠產(chǎn)生它存在的視覺效果。

假如我們使用一束照射頻率完全相同的光作為參考光，當(dāng)它與第一束光完全同步時(shí)，就會(huì)發(fā)生干涉產(chǎn)生的振幅是參考光的兩倍，使得膠片產(chǎn)生大量曝光；當(dāng)?shù)谝皇庀蚝笠苿?dòng)半個(gè)周期，兩束光就會(huì)因?yàn)楦缮嫦嘞沟闷毓饬看蠓葴p少，此時(shí)曝光對(duì)相位偏移就是高度敏感的。因此只要記錄下光場(chǎng)沿膠片平面的相位變化，就可以實(shí)現(xiàn)全息投影。

但需要注意，只有當(dāng)所有光線的頻率都相同時(shí)，這種干擾參考光的方法才有效，這就要求我們需要使用激光才可以實(shí)現(xiàn)。利用分束鏡將一束激光分成兩支，一支用作照片給物體，另一支作為參考光，就可以達(dá)到全息成像的要求。兩束光波在膠片上產(chǎn)生干涉圖案，它們記錄了光線包含相位的所有信息。之后我們把物品移除只保留參考光，就可以完整的重現(xiàn)原來(lái)的物品啦。

全息發(fā)光顯示技術(shù)(Hololuminescent Display)

這項(xiàng)專利技術(shù)就是3D懸浮相框的技術(shù)支持，它在普通高清液晶屏后嵌入了一層“全息背景層”。通過(guò)精密的顯示結(jié)構(gòu)，在屏幕內(nèi)部制造出一個(gè)有真實(shí)深度的虛擬空間，讓平面圖像看起來(lái)像是有了縱深，懸浮在相框里，實(shí)現(xiàn)裸眼3D的效果。

HLD技術(shù)將兩種顯示技術(shù)融合在了同一塊屏幕下面，先是一層高分辨率2D顯示層，這塊高分辨率TFT-LCD面板可以清晰銳利的呈現(xiàn)照片或視頻的平面圖像細(xì)節(jié)。2D屏幕后面是固定的3D全息背景層，它是為前面的2D層創(chuàng)建一個(gè)具有物理縱深的虛擬空間。Looking Glass將其稱之為光場(chǎng)容積。前方的2D畫面在這個(gè)虛擬空間里被重新定位，從而產(chǎn)生了大約2英寸（約5厘米）的視覺深度，讓你感覺影像懸浮在屏幕的前后之間。

真正讓這些圖像活過(guò)來(lái)的，除了光學(xué)架構(gòu)還有軟件支持。

AI深度重建，當(dāng)你導(dǎo)入一張平面2D照片時(shí)，相框配套的APP利用AI驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)畫面進(jìn)行分析，智能分離出前景主體和背景，并且自動(dòng)估算出場(chǎng)景的幾何深度，從而將一張平面圖重建成一個(gè)具有立體信息的3D場(chǎng)景。之后將生成的全息文件傳輸?shù)较嗫蚝?，就可以通過(guò)HLD光學(xué)架構(gòu)來(lái)展現(xiàn)懸浮立體影像。當(dāng)然小編看上的那款還可以直接3D掃描生成高斯?jié)姙R文件，能有更直觀的立體效果。

HLD技術(shù)是在屏幕內(nèi)部直接構(gòu)建了一個(gè)擁有真實(shí)深度的“光場(chǎng)” 。因此，它的觀看角度更廣可達(dá)53°-60°，無(wú)需佩戴眼鏡，也無(wú)需站在特定角度，并且可以供多人同時(shí)從不同位置觀看，都能感受到自然的立體效果。

體積式全息顯示

雖然名字里帶有“全息”二字，但它其實(shí)不是光學(xué)意義上的全息技術(shù)。它的核心原理是“空間填充”。體積式顯示是在空中“堆”出光點(diǎn)，而全息成像是在“欺騙”你的眼睛重建光波。

前者是在真實(shí)的物理空間中，用發(fā)光的體素構(gòu)造出占據(jù)空間的立體圖像，它是真實(shí)的物理光點(diǎn)，真裸眼3D。不需要借助全息底片和相干光，即可被人眼從各個(gè)角度直接觀看。它利用的核心原理是視覺暫留和空間掃描。

利用一塊高速旋轉(zhuǎn)或者振動(dòng)的屏幕，把一個(gè)完整物體的二維切片以極快的速度投射上去，利用視覺暫留效應(yīng)，讓你的大腦會(huì)自動(dòng)把這一層層的切片"縫合"成一個(gè)完整的立體影像。這就是體積式顯示，有著真實(shí)的物理體積，在空間中真實(shí)的發(fā)光的，甚至可以走到后面看到物體的背面。

我們?cè)谙嗫虻昶鋵?shí)也能找到一種懸浮相框，是用雙層亞克力玻璃實(shí)現(xiàn)，讓相框邊框和照片之間產(chǎn)生間隙，從而產(chǎn)生畫像飄在框內(nèi)的視覺效果。還有一種是在顯示屏前覆蓋一層特殊的透鏡，比如雙面柱狀透鏡或者復(fù)眼透鏡。這些微小的透鏡會(huì)將屏幕左右眼畫面分別折射，讓你左右眼看到有視差的不同圖像，大腦就會(huì)合成出立體的“懸浮”畫面 。

手工小課堂

這里我教大家一個(gè)簡(jiǎn)易版投影懸浮技術(shù)，它是依靠反射來(lái)營(yíng)造立體懸浮的錯(cuò)覺的(注意，它可不是全息哦)。通常被成為“佩珀?duì)柣孟瘛?，它通過(guò)一塊呈45度角放置的透明介質(zhì)如玻璃或亞克力板，將水平放置的手機(jī)屏幕上的圖像反射到觀察者眼中，讓人誤以為圖像懸浮在板后方的空中。

這種技術(shù)的核心在于欺騙大腦，其具體實(shí)現(xiàn)方式如下：

使用一塊透明或半透明的板如玻璃或亞克力，將其以45度角放置在手機(jī)屏幕上方。手機(jī)屏幕播放特定的視頻內(nèi)容，這些內(nèi)容通常經(jīng)過(guò)特殊處理，背景為黑色，只保留需要顯示的物體。

手機(jī)屏幕發(fā)出的光線射向45度角的透明板，根據(jù)反射定律，光線被反射進(jìn)入人眼。人眼接收到反射光線后，會(huì)本能地沿著光線的反向延長(zhǎng)線去尋找物體，因此大腦會(huì)認(rèn)為物體位于透明板的后方（即圖中的半圓形虛線位置），從而產(chǎn)生“懸浮”的錯(cuò)覺。

將汽水瓶剪開保留上半部分，之后剪下合適大小的塑料片，斜45度放進(jìn)罩子中固定好，最好是透明塑料膠帶。

將罩子蓋在播放視頻的手機(jī)上。

還有下面這種金字塔成像，在商業(yè)領(lǐng)域通常被稱為270°全息展示柜或者幻影成像柜。這種設(shè)備內(nèi)部通常包含一個(gè)倒置的四棱臺(tái)形狀的透明玻璃或亞克力結(jié)構(gòu)。它并不是真的在空氣中“變”出了地球。實(shí)際上，在金字塔的上方或者下方隱藏著高清顯示屏。屏幕發(fā)出的光線投射到傾斜的玻璃面上，通過(guò)鏡面反射進(jìn)入人眼。因?yàn)楸尘巴ǔＪ呛谏?，人眼無(wú)法察覺玻璃的存在，大腦會(huì)自動(dòng)將反射的圖像“定位”在金字塔的中心，從而產(chǎn)生一種物體懸浮在空中的錯(cuò)覺。

270°全息展示柜

投影素材

編輯：藍(lán)多多