1 引言
人眼之所以有立体感的感受，是由于人眼是横向的观察物体的，两眼之间的间隔在6cm左右，并且观察的角度也存在差异，人眼观察到的物体在视网膜形成图像后进过神经中枢的融合反射和视觉心理反应便产生了强烈的三维立体感。全息投影技术的最大优点就是真实感强，显示出来的图像跟现实中的完全相同，给予观看者强烈且深刻的视觉心理反应。从这一角度认为，全息投影才是真正意义上的三维图像，并且也是不久的将来快速发展的趋势 2. 3D全息投影简介
3D全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段。它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亚克力材料上成像。这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体，在没有图像时完全透明，给使用者以全新的互动感受，成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。
原理：
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。其 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；其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，故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。
3. 3D全息投影发展历史
1947年匈牙利人Dennis Gabor在研究电子显微镜过程中，首次提出了全息术这一全新的成像概念。 全息术利用光的干涉原理，以条文形式记录物体发射的特定光波，并在特殊条件下使其重现，形成可视的三维图像。这种图像记录了丰富的信息，包括物体的振幅、相位
、亮度、外形分布等。但在当时的条件下，运用全息术产生的图像质量很差，是因为采用水银灯记录全息信息，而水银灯的性能太差，无法分离同轴全息衍射波，因此大量的科学家花费了十年的时间却没使这一技术有很大的进展。
1962年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息技术基础上，将通信行业中的“侧视雷达”理论应用在全息技术上，发明了离轴全息术，带动了全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像，然后再用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量，可以清晰的观察到所需的图像，有效克服了全息图成像质量差的问题。
1969年，本顿发明了彩虹全息术，能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是，在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝，限制再现光波以降低像的模糊，根据人眼水平排列的特性，牺牲垂直方向物体信息，保留水平方向物体信息，从而降低对光源的要求。彩虹全息技术的发明，带动了全息技术进入了第三个发展阶段。
传统全息技术采用卤化银等材料制成感光胶片，完成全息图像信息的记录。由于需要进行显影、定影等后期处理，整个制作过程非常繁琐。而现代的全息技术材质采用新型光敏介质，如光导热塑料、光折变晶体、光致聚合物等，不仅可以省去传统技术中的后期处理步骤，而
且信息的容量和衍射率都比传统材料较高。然而，采用感光胶片或新型光敏介质，都需要通过光波衍射重现记录的波前信息，肉眼直接观察再现结果，这样难以定量分析图像的精确度，无法形成精确的全息影像。
20世纪60年代末期，古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念——数字全息技术，开创了精确全息技术的时代。到了90年代，随着高分辨率CCD的出现，人们开始用CCD等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图，并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像，使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。
2001年德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现成为可能。经过7年的发展，全息膜已经从第一代的1英寸栅格状网眼hoe全息单元升级到了如今的第四代0.2毫米97%透光度HoloPro全息膜。依靠这薄薄的透明膜，无论是T形台上的流光溢彩，还是舞台上虚幻影像，都可实现。全息膜的价格自然不菲，据介绍，透光率为70%的全息膜市场价都达到1800-2200元/平米。
360度幻影成像是全息投影目前最具魔幻效果的技术，由丹麦公司ViZoo在2006年研发出来。他们用全息膜搭建了一个倒金字塔形的三角漏斗几何模型，由四台投影机投射的视频图
像，在漏斗里经过一系列的光学衍射后汇合成为全息图像，看起来就像有实物漂浮在空中。这一系统还可以配加触摸屏，现场观众可通过各种手势和动作，操纵3D产品模型进行旋转，或部件分解。这样，观众就能深入地了解展示的产品性能。
在各种展览会和发布会上频频出现的新型广告载体。除此之外，这项技术也深受博物馆的欢迎，可以再现一些珍贵的文物，供参观者欣赏，而原物妥善保存，以防失窃。
2008年，美国亚利桑那州大学打造了展现大脑的可更新的3D全息显示屏。这是世界上首批3D全息显示屏之一。最初的全息显示屏尺寸为4英寸乘4英寸（约合10厘米乘10厘米）。现在，科学家正打算研制至少和电脑屏幕一样大的全息显示屏。”借助于不久后问世的全息电视，观众们可以在守门员“身旁”观看令人紧张刺激的罚球，而不是躺在沙发上。
日本广播公司（NHK）决心在2020年之前推出第一台Holo-TV，现已拨款28亿英镑用于这一雄心勃勃的项目。日本人非常自信，认为他们能够向全世界提供全息广播节目，并将这项服务作为申办2022年世界杯举办权的一个重要砝码。Holo-TV播放的每一场比赛画面将由200台高清晰摄像机360度拍摄，而后以3D影像的方式播放。日本电子巨头一直在推动这项技术的研发。生动逼真的比赛画面将向全世界播放，让观众获得好似在现场看球的感觉。麦克风
将被安装在球场下方，用于记录下所有声音，其中包括球员踢球的声音以及裁判的哨声，用来创造超现实版的数字音效。
据索尼工程师透露，Holo-TV外形好似在地板上摊开的一本大书。激光器负责投射一个“图像云”，好似飘浮在房间中央。观众可以在不佩戴3D眼镜情况下从每一个角度欣赏立体影像。这听起来好似一项难以置信的技术，更适合在《星球大战》中出现而不是真实世界，但业内领导者实际上非常严肃对待全息电视。
4. 3D全息投影技术现状
1.舞台演出与全息投影技术
在舞台演出的发展历史中,每一次新技术的出现与新产品的应用,都为舞台表演艺术提供了新的表现手段。历年来舞台呈现手段从来不乏新技术的身影。从旧时洋铁桶照明到现实功能各异的舞台灯具,从画幕、幻灯到投影机、LED大屏幕,从三十年代用盐水缸充当调光器的简易手控灯光变化到现在的电脑全自动控制管理??舞台技术的应用始终与科技的发展紧密地融合在一起。当今,显示技术发展前沿的全息投影技术在传统舞台表演艺术中的呈现,丰富了表现画面,获得更真实、更震撼的艺术效果。
3D全息投影技术就如前几年LED显示屏在舞台的广泛应用一样,必将成为未来几年舞台表现艺术中的新亮点。其实早在几年前,以3D全息投影技术为代表的多种3D投影技术已经在舞台与电视中崭露头角,并获得受众的追捧。
创建于2004年的法国Adrien M演出团,其演出剧目的核心是围绕杂技的运动艺术和作为想象探索工具的数字艺术。主要代表剧目有:2005年的《Convergence 1.0》,这是对杂技艺术别出心裁和梦境般的探索;2006年的《Re Time》,这台节目剖析了时间的结构。而该剧团推出的3D全息投影视觉舞台剧《cinematique》(灵动的流光),曾荣获2009年法国BAINS数码艺术节“舞蹈与新型科技”组评委会大奖,并于2011年6月在杭州红星剧院演出。
3D全息投影技术是利用光干涉和衍射原理,记录并重构物体的三维图像。被记录的主体即可以是物品,也可以是动态的人物或是动物。观众无需配戴眼镜可以看到立体的虚拟人物或物品。在制作过程上,首先是利用光干涉原理记录拍摄主体的光波信息,即拍摄;然后利用衍射原理再现拍摄主体光波信息,即成像。全息图像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像,即原始像(又称初始像)和共轭像,再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。
2010年3月9日晚,日本世嘉公司举办了一场名为《初音未来日的感谢祭》及《初音之日》(Miku's Day)的演唱会,采用了德国Sax3D公司的3D全息透明屏进行视频播放。但更为准确的定义,应该是2.5D视频技术应用的演唱会。其技术原理为,在屏幕上投影画面,只不过这个屏幕制作成不同透明度,如屏幕为全透明的,舞台上就只留下MIKU(《初音之日》演唱会上专职唱歌的少女电子萌物形象,实为以Yamaha VOCALOID 2语音合成引擎为基础的虚拟女性歌手的软件)的成像,投影仪在屏幕的背面。这种技术成像不具备全息图像的特点,而只是让观众感觉上是3D图像而已。
国内3D全息投影应用在影视舞台的演出上,首先出现在2012年各大卫视的跨年晚会。如在江苏卫视、东方卫视的跨年晚会上 ,利用全息投影技术,将逝去的歌者投射在空中,与现场歌手上演“隔空对唱”,为受众呈现出奇妙的观赏感受。图3即为虚实人物的“隔空对唱”效果。
在国内舞台剧表演上,最早应用3D投影技术的是安徽省黄梅戏剧院打造的3D大型神话黄梅戏《牛郎织女》。3D版《牛郎织女》初次亮相时,观众需在开头一段戴上眼镜欣赏投射到天幕上的3D效果。3D投影的呈现采用的是3D电影的技术手段,3D影像画面被投射在舞台幕布上配合演员的表演。3D投影的场景与真实表演的场景相辅相成,琼楼玉宇,亭台楼阁,烟雾缭绕,亦真
亦幻。2013年3月9日晚,该剧在国家大剧院上演并获得成功,其3D投影技术的科技手段与传统的民俗风味浓重的戏剧艺术的巧妙结合,使黄梅戏更贴近时代风貌,再一次回归到更多人的视野中。由于该剧采用的是3D电影的视频技术手段,而非真正的3D全息投影技术,所以观众在观看演出时需要与看3D电影一样佩戴专用眼镜。
各种技术的综合应用改变着人们对传统舞台的声光电技术的审美认知，除此之外，
2.空气投影成像和交互技术
美国麻省理工学院29岁研究生Chad·Dyne发明了里程碑式空气投影成像，可以在气流墙上投影图像，并且使其具备交互功能，人们无需配戴任何附加装置，站在投影空气中的图像面前，用手指就可以完成控制图像旋转、移动等快捷操作这一技术灵感来源于海市蜃楼原理，将图像投射在大片的水蒸气上，由于组成水蒸气的水分子震动不均衡，可以形成立体感很强的全息图像。
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