3D全息投影技术：普及与应用现状

虚拟现实又分为沉浸式虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）和所谓的混合现实（Mixed Reality，MR）。当我们进入VR的世界时，需要佩戴VR眼镜进入《黑客帝国》那样完全虚拟的世界。但是对于AR和MR则不同，我们希望看到的是类似《星球大战》和《钢铁侠》里面的场景，将来自另一个时空的人物或场景的三维影像直接投影到空气之中，并实现自然的交互。这种技术其实就是全息投影。

全息投影可以利用光线的干涉和衍射原理再现物体真实的三维图像，不仅可以产生立体的三维图像，还可以让三维图像和使用者进行互动。早在1947年，英国物理学家丹尼斯·盖伯就发明了全息投影术，并因此项工作赢得了1971年的诺贝尔物理学奖。这项技术最开始用于电子显微技术，故又被称为电子全息投影技术。而真正意义上的全息投影技术一直到1960年激光发明后才取得实质性的发展。1962年，苏联的Yuri Denisyuk首次实现了记录3D物体的光学全息影像。几乎在同一时间，美国密歇根大学的研究人员也发明了同样的技术。

3D全息投影技术可以分为投射全息投影和反射全息投影两种，是全息摄影技术的逆向展示。和传统的立体显示技术利用双眼视差原理不同，3D全息投影技术可以通过将光线投射在空气或者特殊的介质上真正呈现3D的影像。人们可以从任何角度观看影像的不同侧面，得到与观看现实世界中物体完全相同的视觉效果。

实际上，3D全息投影技术离我们普通大众并不遥远。在2015羊年春节联欢晚会上，李宇春就曾借助全息投影技术的魔力倾情演绎了带有浓郁中国风的歌曲《蜀绣》。在舞台现场，观众看到了4个李宇春同台献技，让春晚因为高科技而显得更加吸引人。2015年6月，二次元的“超级女声”偶像初音未来在上海举办了3D全息投影演唱会，让无数宅男宅女为之疯狂。这些演出中就用到了当今商用领域最主流的全息投影技术，将所需的影像投射在专用的全息膜上。

目前我们经常看到的各类表演中所使用的全息投影技术，都需要用到全息膜这种特殊的介质，而且需要提前在舞台上做各种精密的光学布置。虽然看起来效果绚丽无比，但成本高昂，操作复杂，需要专业训练，并非每个普通人都可以轻松享受到。从某种程度上来说，目前的主流商用全息投影技术只能被称作“伪全息投影”。

真正的3D全息投影技术，可以摆脱对全息膜的依赖，直接投射在空气中，并实现随时随地的显示，但目前技术并不成熟。2013年，以色列一家名为Real View的公司开发出了一种梦幻般的医用3D全息投影系统。使用这项全新的技术，医生可以用3D全息投影模拟手术操刀，从而为外科医生实习生培训和远程医疗打造新平台。在Youtube上一段流行的视频上，只见以色列外科医生埃尔哈南·布鲁克海默轻轻转动面前漂浮的心脏3D全息投影，并用手术刀在一个心脏瓣膜上切开一个刀口，就像是在现实中给患者做手术一样。埃尔哈南·布鲁克海默认为这项新技术将极大地提高外科手术的成功率，“这个新的系统可以提供逼真的人体解剖图。作为医生可以直观看到人体内组织的一切，包括器官所处的位置和身体运行的情况。在我的职业生涯中，这是首次看到一个虚拟的心脏在我的手掌中跳动”。

Real View的创始人兼CEO Aviad Kaufman认为，“Real View所开发的全息投影技术可以实现真正的3D视觉交互系统。使用我们的全息影像系统，医生可以在眼前的空气中精确操作病患的身体器官”。(www.xing528.com)

2014年，美国加州一家名为Ostendo的公司宣称正在研发可以用于智能手机的三维全息投影芯片。在接受《华尔街日报》的采访时，Ostendo的CEO Hussein S.EI-Ghorouy宣称显示技术是智能手机行业“最后的前沿领域”。他认为自从iPhone的多点触摸交互技术革命后，智能手机行业几乎就没有任何大的创新，除了处理器计算能力和网络带宽的性能提升之外，“没有什么技术进步可以跟显示技术相提并论”。

Ostendo打算用一款带点儿科幻色彩的产品来解决这个问题，也就是量子光电子成像仪（Quantum Photonic Imager）。这款黑科技产品由一个图像处理器和多个Micro-LED构成，还搭配特定的算法软件对影像渲染进行处理。

Ostendo的这款产品可以依托单个芯片在任何表面上投射出121.92厘米的2D影像，但如果只能做到这一点，那么充其量只能算是一个升级版的普通数字投影仪。通过将多个芯片连接在一起，Ostendo可以实现在空气中投射更大、更高分辨率的3D影像。在现场的产品展示中，《华尔街日报》编辑看到了这款实验产品在空气中投影出一对虚拟的骰子。在显示质量上，Ostendo产品可以支持高达5 000ppi像素密度，遗憾的是目前的智能手机还无法支持这种像素密度。以LG G3为例，只能做到对538ppi的支持。

当然，作为一个创业公司，Ostendo的伟大创想能否转化成大众普遍接受的产品，还需要智能手机厂商的支持。

根据知名科技媒体PhoneArena和MacRumors的报道，苹果公司正在我国台湾北部的一个秘密工厂研发类似Ostendo的Micro-LED显示技术。为了此项研究，苹果公司从当地的AU Optronics和高通的子公司SoILink招聘了若干研发工程师。在使用了多年的TFT-LCD显示屏之后，早就有多个媒体宣称苹果公司将在后续的iPhone产品中换用OLED显示屏。而在2014年，苹果公司就已经收购了Micro-LED显示屏制造商LuxVue Technology。这种Micro-LED显示屏无须背光支持，用其开发的iPhone屏幕将更薄更亮、分辨率更高。当然，Micro-LED显示技术最酷的地方在于可以让未来的iPhone用户裸眼观看全息影像，而无须佩戴专用的眼镜。