裸眼3D，把懸浮精靈放在桌面上，里面的貓貓差點跑出來

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，催生了留影石、全息留影

幸運的是，隨著科技的發展

我們終于成功實現了這一夢想

小編最近本來在整理舊照片，想挑一張裝在相框上放在工位來著的，結果竟然發現了一個超酷炫的3D懸浮相框。這個相框里面不需要放照片就能夠呈現3D成像，但也沒太驚訝不就是個全息成像嘛，但細看又不對，這和之前見過的體積式全息顯示器不太一樣。這個相框中間是中空的并沒有玻璃，而是內嵌了樹莓派計算機、成像控制器和全息光場顯示器。既然已經到這了，不如就來一期全息小課堂吧。

全息投影技術

普通針孔相機

在普通照相片中，每個點的顏色和亮度只反映了拍攝時這個點正對著的一小部分空間。比如針孔攝像機，只有通過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，普通照相機還會損失另一種光信號—相位。一束有固定頻率的光照射在膠片上時，其曝光程度只取決于波的振幅。考慮到曝光時間和振幅平均強度，準確來說，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四分之一的波長，對膠片曝光也是沒有任何影響的，表示膠片并不會記錄光的相位。如果能夠在膠片上記錄光的相位和振幅，就可以實現全息投影技術。

全息圖像重建

全息圖的目標就是重現場景周圍的整個光場。當一束燈光照射在物品上時就會在周圍產生復雜的起伏電磁場，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。所以如果能夠記錄這個物品周圍的復雜光場，那么即使物品消失了，也依然能夠產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，當它與第一束光完全同步時，就會發生干涉產生的振幅是參考光的兩倍，使得膠片產生大量曝光；當第一束光向后移動半個周期，兩束光就會因為干涉相消而使得曝光量大幅度減少，此時曝光對相位偏移就是高度敏感的。因此只要記錄下光場沿膠片平面的相位變化，就可以實現全息投影。

但需要注意，只有當所有光線的頻率都相同時，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現。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，就可以達到全息成像的要求。兩束光波在膠片上產生干涉圖案，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，就可以完整的重現原來的物品啦。

全息發光顯示技術(Hololuminescent Display)

這項專利技術就是3D懸浮相框的技術支持，它在普通高清液晶屏后嵌入了一層“全息背景層”。通過精密的顯示結構，在屏幕內部制造出一個有真實深度的虛擬空間，讓平面圖像看起來像是有了縱深，懸浮在相框里，實現裸眼3D的效果。

HLD技術將兩種顯示技術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照片或視頻的平面圖像細節。2D屏幕后面是固定的3D全息背景層，它是為前面的2D層創建一個具有物理縱深的虛擬空間。Looking Glass將其稱之為光場容積。前方的2D畫面在這個虛擬空間里被重新定位，從而產生了大約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來的，除了光學架構還有軟件支持。

AI深度重建，當你導入一張平面2D照片時，相框配套的APP利用AI驅動的機器學習算法對畫面進行分析，智能分離出前景主體和背景，并且自動估算出場景的幾何深度，從而將一張平面圖重建成一個具有立體信息的3D場景。之后將生成的全息文件傳輸到相框后，就可以通過HLD光學架構來展現懸浮立體影像。當然小編看上的那款還可以直接3D掃描生成高斯潑濺文件，能有更直觀的立體效果。

HLD技術是在屏幕內部直接構建了一個擁有真實深度的“光場” 。因此，它的觀看角度更廣可達53°-60°，無需佩戴眼鏡，也無需站在特定角度，并且可以供多人同時從不同位置觀看，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，但它其實不是光學意義上的全息技術。它的核心原理是“空間填充”。體積式顯示是在空中“堆”出光點，而全息成像是在“欺騙”你的眼睛重建光波。

前者是在真實的物理空間中，用發光的體素構造出占據空間的立體圖像，它是真實的物理光點，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。

利用一塊高速旋轉或者振動的屏幕，把一個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，讓你的大腦會自動把這一層層的切片"縫合"成一個完整的立體影像。這就是體積式顯示，有著真實的物理體積，在空間中真實的發光的，甚至可以走到后面看到物體的背面。

我們在相框店其實也能找到一種懸浮相框，是用雙層亞克力玻璃實現，讓相框邊框和照片之間產生間隙，從而產生畫像飄在框內的視覺效果。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眼透鏡。這些微小的透鏡會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，大腦就會合成出立體的“懸浮”畫面 。

手工小課堂

這里我教大家一個簡易版投影懸浮技術，它是依靠反射來營造立體懸浮的錯覺的(注意，它可不是全息哦)。通常被成為“佩珀爾幻像”，它通過一塊呈45度角放置的透明介質如玻璃或亞克力板，將水平放置的手機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。

這種技術的核心在于欺騙大腦，其具體實現方式如下：

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

手機屏幕發出的光線射向45度角的透明板，根據反射定律，光線被反射進入人眼。人眼接收到反射光線后，會本能地沿著光線的反向延長線去尋找物體，因此大腦會認為物體位于透明板的后方（即圖中的半圓形虛線位置），從而產生“懸浮”的錯覺。

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上。

還有下面這種金字塔成像，在商業領域通常被稱為270°全息展示柜或者幻影成像柜。這種設備內部通常包含一個倒置的四棱臺形狀的透明玻璃或亞克力結構。它并不是真的在空氣中“變”出了地球。實際上，在金字塔的上方或者下方隱藏著高清顯示屏。屏幕發出的光線投射到傾斜的玻璃面上，通過鏡面反射進入人眼。因為背景通常是黑色的，人眼無法察覺玻璃的存在，大腦會自動將反射的圖像“定位”在金字塔的中心，從而產生一種物體懸浮在空中的錯覺。

270°全息展示柜

投影素材

編輯：藍多多