這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

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星艦企業號和克林貢戰列巡洋艦又打起來了。

這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

忽略掉兩個迷你模型,看看它們互相發射的「光子魚雷」。

這可不是只能從正面觀察的2D投影,也不是電腦算繪的特效,而是真實存在於實體空間,能從任何角度觀察的「立體」圖像。

全像投影

一說到全像投影,腦子最先跳出來的應該是鋼鐵人的畫面:

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然而這是電腦算繪的特效。

或者是虛擬偶像演唱會:

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但這也是利用佩珀爾幻象(Pepper's ghost)形成的偽全像。

這些全像技術所產生的投影,本質上與電影放映一樣,都是對光這種電磁波的控制,且還尚不能完全擺脫介質(如電影幕布)呈現3D效果。

而現在,楊百翰大學(Brigham Young University)的研究者們,則透過雷射光束捕捉物理粒子,創造出了真正的能夠漂浮在空氣中的,動態的立體圖像:

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光學陷阱顯示下的立體圖形

想像在一個充滿灰塵的房間中,用強光一照,你就能看到飛舞的灰塵反射光線,在空氣中形成許多小亮點。

利用雷射來照射實體粒子並使其向四處反光也是同樣的道理。

而現在,如果我們能控制這個粒子的軌跡,並且讓這個粒子在這個軌跡上進行極快的周期性運動(scan),那麼此時粒子反光的軌跡就會形成一個立體圖像。

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這就是OTD(Optical Trap Display),光學捕捉顯示技術。也是BYU電機工程學教授Dan Smalley和他的團隊在這個專案裡所使用的核心技術。

他們先使用雷射光束捕捉空氣中的微小物理粒子,然後快速移動。

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當粒子被拖曳穿過空間時,可見光會透過雷射光束將其照亮,形成一條運動路徑。

而如果這時以高於眼睛的閃爍速率每秒重新繪製10次以上,就能透過視覺的持久性來形成圖像。

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並且,在粒子的移速足夠快時,其位置和顏色都可以被改變,進而形成顏色各異的動態體積圖像(volume image)。

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除此之外,研究團隊還利用透視投影(Perspective Projection)技術,隨著觀看者視角的移動來修改圖像的邊緣及視差,在背景生成模擬的非體積圖像點,以增加對圖像體積或深度的感知。

這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

 

這時,你就完全可以環繞圖像一圈,360度無死角地去觀察它了:

這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

Simulating virtual images in optical trap displays論文下載

科幻照進現實

好,先來試個光劍對決:

這不是全像投影!是真正可以多角度圍賞的真3D圖像

很搞笑嗎?因為這些自由浮動的全像圖像,本身是在固定體積大小的空間中,由雷射光束捕捉粒子構建的,所以只能產生微小的3D全像圖。

團隊裡的Wesley Rogers表示,如果要構建一座真實大小的山峰模型,那也必須有一個體積相同甚至更大的空間,來捕捉這整個空間中的粒子。

這顯然是不切實際的,於是他們使用了一些視覺技巧,如運動視差(Motion Parallax)技術:

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來使場景中移動的圖像在顯示時,看起來比實際要大得多:

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而對比大多數還是要求觀眾盯著螢幕展現效果的3D投影,這項技術所展現的物理的,而非幻象的投影,真正做到了幻覺與真人的互動。

對此,研究團隊做了一個與人互動的小型demo:

棍狀小人在手指上跳躍

想像一下,未來圍繞著電影演員的將不再是等待後期製作特效的空氣,或者綠色皮套的特效演員,而是粒子所組成的真實效果在旋轉、爬行或爆炸。

電影製作、物品展覽、舞台表演……還有科幻電影裡所描繪的更多的3D投影的未來,每一天,都在離我們更近。

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