全息投影不是梦 自己动手制作虚幻科技

    [中关村在线键鼠频道原创]当电影大片中出现一次又一次的高科技全息投影的时候，你有没有想过它什么时候会来到我们的生活中。纵使相隔千里，也能见面如常，这就是全息投影技术.作为最具有未来感的显示技术，一直以来，全息投影都受到非常广泛的关注。下面我们先来看看电影中那些全息投影技术。

    电影中的全息技术目前还处于科幻片的阶段，但是一些简单的全息技术应用我们生活中就会出现很多，如产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等，能产生令人震撼的演出效果.

电影《阿凡达》

电影《钢铁侠》

    全息投影技术并不是离我们很遥远，电影中的全息投影是把我们生活中应用的进行扩展和延伸。全息投影系统是将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特具有强烈的纵深感，真假难辩。时尚美观，有科技感；顶端透明，真正的空间成像；色彩鲜艳，对比度清晰度高；有空间感，透视感，形成空中幻象。

    全息投影技术也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。实际上全息技术在我们的日常生活中已经被广泛地使用了，在产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等，都有全息投影的身影。

著名的初音未来演唱会

“初音未来日的感谢祭”“初音之日”（Miku'sDay）初音未来全息投影演唱会

    2010年3月9日世嘉公司举办了一场名为“初音未来日的感谢祭”“初音之日”（Miku'sDay）的初音未来全息投影演唱会。投影机直接背投在全息投影膜，虽然是全息，但不是最理想化的全息投影。因为全息投影的图像是可以360度观看的，也就是说当你站在图像的后面，你看到的就是其背面的影响，而初音演唱会则采用了背投的方式，将全息投影图像投射在投影膜之上，这样只有在正面才可以看到初音的一颦一笑。尽管是伪全息投影，不过初音演唱会的成功还是不容质疑的。

周杰伦魔天伦世界巡回演唱会

周杰伦魔天伦世界巡回演唱会邓丽君与周董“同台对唱”

    2013年亚洲天王周杰伦的2013魔天伦世界巡回演唱会中也运用了全息投影技术。时隔20年后，邓丽君的音容笑貌通过数字技术再次重现。

亦幻亦真的视觉

伦敦Diesel时装发布T台秀

    伦敦Diesel T台秀在舞台的两边设置了全息投影膜，在模特走台的同时，在投影膜上会出现亦幻亦真的烟雾，或者让人汗毛直立的怪兽，这些都是设计师的灵感，让发布会的主题更容易为广大的观众所接受。

    全息投影技术一共分为以下三种：

    空气投影和交互技术：在美国麻省一位叫ChadDyne的29岁理工研究生发明了一种空气投影和交互技术，这是显示技术上的一个里程碑，它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体感很强的图像。

    激光束投射实体的3D影像：日本公司ScienceandTechnology发明了一种可以用激光束来投射实体的3D影像，这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中形成一个短暂的3D图像.这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现的。

    360度全息显示屏：南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员宣布他们成功研制一种360度全息显示屏，这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像，可以说这些技术很多国家都在研制，毫不夸张的说这项技术它包含了未来，谁最先使用这项技术，谁就最先走入未来的先进技术行列。

    全息投影魅力无穷，广大的消费者也对这种技术感到非常新奇，可以说其前景比较光明，但也有一丝隐忧，那就是其昂贵的价格和严格的使用环境严重阻碍其应用的普遍性。

全息投影成像原理

    普通的摄像是二维平面采样，而全息投影成像则是多角度摄像，并且将这些照片叠加。为了实现立体“叠加”，需要利用光的干涉原理，用单一的光线（常用投影机）进行照射，使物体反射的光分裂（分光技术）成多束相干光，将这些相干光叠加就能实现全息立体影像。全息影像制作需要比普通摄像处理100倍以上的信息量，对拍摄以及处理和传输平台都提出了很高的要求。

    全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，所以原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来（这些分析作为艺术生的笔者给跪了，来自度娘）。

全息投影目前局限性很大

    目前全息投影膜技术只有德国和瑞典的少数厂家所掌控，造价昂贵。加之高清高亮的工程投影机价格也不便宜，整个项目的成本非常之高。并且全息投影的使用场地也有限，其只能位于市内，并且对环境的要求非常高。

全息投影展柜往往体积庞大、造价高昂

    尽管如此，全息投影的应用还是在不停的出现，正如文中所说，谁最先使用这项技术，谁就可以引领未来。

    看了这么多全息投影的介绍，是不是自己手也有点痒痒了，全息投影真的可以自己制作吗？答案是可以的，下面我们就来看看全息投影的制作方法。

    虚拟成像原理：虚拟成像系统是用一种将三维画面悬浮在柜体实景中的半空中成像系统。虚拟成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成，基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三维模型的特殊处理，然后将拍摄的的产品影像或产品三维模型影像叠加进场景中，构成了动静结合的产品展示系统。不需要人们佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。

1.首先是工具和材料：

    手机、平板电脑或者直接是电脑显示屏，只要是能播放视频设备的就行

    直尺、小刀或剪子、圆规（非必须）、胶带、量角器

    透明塑料薄膜（不可太软透光度越大越好，比如：手机高透贴膜、一些东西的塑料包装，不过这个比较硬难制作）、一张纸

2.确定屏幕的宽度，用尺子量一下自己要做投影设备的屏幕宽度。

3.搭建金字塔

做一个金字塔

    这里讲一下金字塔的等腰三角形的计量方法，由于底边是根据自己尺寸随意变动的，所以腰长就要经过计算后得出，以我们这个为例，IPAD屏幕宽度为12cm，那么我们底边就是12cm（底边不用太过标准，只要不比播放的视频小就行），顶角固定为70.5°，腰长为10.4cm，（这个计算过程对于我们这帮学文的来说可难为死了，数学完全忘干净了，还好部门有个理科出身的同事，赶紧请大神帮我详细讲解了一二）下面为大家列出计算过程。

一开始用手机做出的

    我们一开始用手机做出来的小金字塔，由于手机屏幕的尺寸比较小只有7cm，实在无法满足我们观看初音妹子的需求，所以就瞄准了部门妹子的iPAD，下面我们来看金字塔的计算和制作步骤。

腰长计算步骤

    由于长度的计算比较麻烦，在这里就为大家列出几个常用机型的底边及腰长尺寸:

常用手机型号底边及腰长

已知尺寸之后就开始剪出4个等腰三角形

    我们的材料是就近选取的，把键盘包装的塑料当做金字塔的材料的，不过这种包装的质地非常硬，透光度也不是特好，剪的时候非常容易不直，所以还是高透手机贴膜比较好，不过如果剪坏了的话成本就比较高了。

金字塔做成

    把四个等腰三角形都减下来之后，放在平面，在腰上用透明胶条依次粘好，一个金字塔就做好了。金字塔做好之后还有有一个放置手机的架子，不然举着手机看一是找不准位置，二也比较累嘛。

桌子下的艰苦

    由于周围灯光很亮，一开始我们很费劲的趴在桌子下面找暗处试效果，结果累了半天拿着也不稳当，拍照也很费劲。

一种简易架子

    为了观看更清晰，底部最好涂成黑色的。简易支架不要挡住金字塔的每个面，并且放手机的距离不要离金字塔太远（这步不是必须的，只是为了观看方便）。

比较懒的方法……

    当然我们都比较懒，又利用职务之便，所以拿着妹子的PAD跑去摄影房，用架子固定好之后下边垫一个东西找一下水平，再用胶带开始固定（妹子牺牲一下你的PAD吧）。

基本框架搭好

    再把固定好的投影设备降到金字塔上方大概2cm的位置，并移动金字塔找好位置，看到初音在金字塔的正中间即可，金字塔下面我们垫了一个鼠标垫作为黑底。

效果还是蛮不错的

    我们这种懒人方法马上就看到弊端了……固定在上方的投影设备没法转换方向，必须在四个方向转着看。

    其实全息投影最难和最麻烦的就是投影片源的制作，全息投影技术是利用干涉和衍射原理,记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。只要有机玻璃板的折射就能实现。大家记得初音未来日的感谢祭那次吧，那个用的是2.5D的技术，并不是3D，也就是说从侧面和背面看不到，只有正脸，而我们这次的完全弥补了这一点，所以视频要用特殊的制作方法。

全息投影片源的四个面

将四个面融合到一个视频中

    如果专业一点学过动画会用MAYA的朋友用那个做会更简单，因为MAYA天生就有三视图，只需有人物模型、动作，然后分前后左右四个视图导出视频即可。

暗黑3 DIABLO模型的各个方向

暗黑3 DIABLO模型的各个方向

大师作品

    如图所示，这个是Zbrush雕刻软件，一款强大的三维软件，在软件中我们做好人物模型，设置好动作，然后就可以从前后左右四个不同的面进行导出渲染了，最后一步同一样是在视频软件中进行合成就好了。虽然用三维软件做出来的全息投影效果最好，但是由于三维软件很难学，而且如果自己做一个好模型再做动作，至少要做一周，所以成本还是比较大的。

    另外一种方法需要用到的软件就3个：MikuMikuDance（简称：MMD）、会声会影X5、还有格式转换（可以不用或者换别的转换软件）。

    MMD制作的话写出来会占用大量篇幅，而且可能还会写不清楚，我们看一个用MMD和会声会影的制作过程视频。

    看了制作步骤是不是还是很麻烦……而且是麻烦的要死，光是导出四个视频还有合成一个视频就要很久……所以笔者还是去下载了片源（科技使人变懒啊）。

    总之千辛万苦之后终于成功了，之前在摄影房里录了一段，由于太黑就看见初音自己在跳，不知道的还以为放了一段初音的视频呢，效果甚差。这个视频中从初音的侧面看只有一半的身子是因为在平板电脑上把视频最大化了，为了让投影出来的人物更大，而平板的宽度不够了，所以侧面的初音只有一半，大家见谅哈。最后还是在楼层的楼道里录的，大家看看效果哈，是不是心里痒痒了，想要自己动手制作一个了。如果你有足够大的投影设备，也可以制作一个足够大的金字塔，看起来效果更佳。

    全息投影技术其实离我们并不遥远，不像我们想象中的只有在科幻电影中才能出现，只要明白了原理，并且把弊端克服掉，全息投影的这项技术将会是我们人类社会科技上的一次大革命，谁掌握了全息技术谁就引领了未来。

    感谢一同帮忙制作的同事，虽然很简单的一个小玩意儿，但是也很麻烦的。

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