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遼寧春晚六小齡童3D美猴王全息技術詳解 燒的全是錢

此前我台中月子中心月子餐們報道過,2016遼視春晚將高科技融入到瞭節目的創意當中,其中,六小齡童的表演方式尤為獨特,通過3D全息影像技術,在舞臺上展現花果山多彩壯觀的奇景,有“美猴王”的招牌動作大耍金箍棒,更有高科技的3D全新影像技術重磅加身,使得“美猴王”現場騰雲駕霧,而花果山、天宮等壯麗美景也得以再現舞臺,畫面震撼。

六小齡童遼寧春晚秀:

六小齡童的3D美猴王表演確實驚艷,那麼這究竟是如何實現的呢?這背後就涉及3D全息影像技術瞭,現在微信公眾號科通社綜合知乎“全息技術問答”一文,進行瞭詳盡的揭秘,以下是原文內容:

早在2014年公告牌音樂獎的頒獎儀式,就曾用這種技術“復活”瞭過世的天王邁克爾傑克遜。2015年的央視春晚,李宇春演唱《蜀繡》也用瞭類似技術。究竟這是項什麼技術呢?

其實,這種3D全息投影技術不算特別新鮮,但也並非運用瞭真正的全息技術。立體動態全息還停留在實驗室初級階段,主要通過空間光調制器(Spatial Light Modulator, SLM)實現,就是下圖的小玩意兒。

上圖中右側亮的拇指蓋大小的那一塊相位型SLM售價十萬人民幣以上,要搭建一個稍微能看得過去的系統,例如生活大爆炸中某一集投射出個小地球啥的(其實現實做到的要小得多),沒有百萬美元是做不到的。

生活大爆炸中某一集投射出的小地球:

下圖就台中月子中心價位是SLM陣列設備,絕對是燒錢啊!

不僅僅是成本,計算全息所需的計算量極大,立體比平面的計算量更大,學者們提出瞭很多算法,類似於切片法、查表法等等,但是無論如何要動態演示對目前的計算機都是個嚴峻考驗(這裡說的計算機是至少64台中產後月子中心核內存128G的工作站,傢用計算機就不必考慮瞭)。

上圖是一張二維全息圖,舉個例子:這幅圖面積隻有幾毫米,所以用CCD放大瞭。是不是覺得有些失望?這能叫全息?但現實就是,這是貨真價實如假包換的全息。增加點陣數量(就是多花些成本)可以提高清晰度,使用三基色組合可以實現彩色,這些都實現瞭,隻不過效果比電影裡的視頻中的差太遠太遠瞭。

我們再來看下圖這個例子。

能做到上圖這個效果,已經使用瞭240億個像素點……

其實裸眼3D動態顯示技術不隻全息一項,不少其他技術目前實現的效果已經可以商業應用(如舞臺和展會),而且被有意無意地冠以“全息”之名罷瞭。但是從前景看,最誘人的還是全息技術。下面我們就來科普一下那些偽全息裸眼設備。

投影機(顯示屏)+半透膜的形式

這類技術其實與大傢平時看到的投影機+幕佈放映方式沒有本質區別,隻不過幕佈換成瞭半透明的薄膜。關鍵就是那層半透明的薄膜。一方面要保證部分光可以透過,幕佈後面的物體可以看得見;另一方面要有一定的漫反射,能夠將投影上去的圖案讓大傢看得到。在環境光很暗的條件下,薄膜幾乎看不見,投影出的圖案就像懸在空中,很科幻。

此類裝置多見於舞臺和展覽,最廣為人知的便是初音未來演唱會。這項技術的典型變種就是今年央視春節晚會上李宇春的節目,使用的叫做“45°投影膜”,原理圖如下:

地面上有一個屏幕,然後鋼架上架設一個45°傾斜的半透半反膜,其實根據初中物理學到的光學知識,大傢就會明白,把半透半反膜當做一個鏡子,那麼地面屏幕上顯示的東西恰好會被反射到觀眾的眼睛裡,看起來就像是立著的。在環境台中產後照護介紹光很暗的情況下,效果還是很驚艷的。

下圖就是舞臺在佈置反射膜時候的施工圖:

投影機(顯示屏)+高速轉鏡

上面第一類裝置其實並沒有實現真正的立體顯示,本質上與我們看2D電影沒有區別,實際上沒有立體效果,而且最佳觀看角度是有限的,並非360°全景。

在此原理基礎上繼續考慮,45°台中產後護理機構推薦反射的裝置改進一下,如果在各個角度都加一個類似的反射薄膜或者反射鏡,而且各個角度反射的光,恰好是人眼在這個位置應該看到的物體的樣子,不就實現360°立體顯示瞭嗎?

現實中的確實現瞭這樣的裝置,投影機(或者屏幕)計算好不同角度應該顯示的物體的樣子,然後在中央設置一個高速旋轉的鏡子,將光反射出去。這樣無論人在哪個角度觀察,由於視覺暫留作用,都會看到物體真實的樣子,仿佛一個真實物體懸在半空中。

不過裝置一定要加透明罩的,否則鏡子甩出來可就麻煩瞭……這項技術效果上其實是目前最接近於科幻電影中“全息投影”的樣子,但是不能用手摸。

視覺障壁(Parallax barrier)

另一項就是大傢津津樂道的任天堂3DS采用的特殊屏幕。大傢都有看3D電影的經驗,每個人佩戴一副3D眼鏡,電影院提供的是偏振式,傢用的往往是紅綠或者紅藍眼鏡,其實原理上都是讓左右眼視覺信號隔絕,分別看到不同的、有一定視差的影像,從而產生立體效果。

在屏幕前要通過裸眼方式實現左右眼視覺信號的隔絕,要使用到視覺障壁技術。其實就是在LCD屏幕前加上一層擋光的“柵欄”,設計寬度和位置恰好讓左眼與右眼接收不同的光線,如下圖所示:

這樣一來,裸眼就實現瞭以前需要佩戴眼鏡才能實現的3D效果。當然從上圖可以看出,這項技術對眼球的位置要求很高。
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