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【全息投影】 详解3d全息投影技术

　　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。绝不夸张的说这项技术它包含了将来，谁最早使用这项技术，谁就最早走入将来的先进技术行列。

　　全息投影技术不一样于平面银幕投影仅仅在二维表面经过透视、阴影等效果实现立体感，它是真正呈现3D的影像，能够从360°的任何角度观看影像的不一样侧面。然而：真正的全息技术须要在激光照下才能拍摄，后期成像制做成本太高。对于电影、电视剧之类的生活娱乐的应用还为时过早！因此，目前商业应用的大多都是低成本的伪全息技术而非真正的全息。

尽管如此，近年的初音演唱会、周杰伦在演唱会上与“复活”的邓丽君对唱、G20峰会室外水上晚会、迈克尔杰克逊的复活歌唱会等大型活动都对全息投影技术进行了充分的应用，如此之多的应用案例显示出全息投影技术强劲的商业潜力。


　　所以，咱们在此帖不作针对“真全息”与“伪全息”的论述，姑且按效果说话。把两者都概括为“全息”。

　　就当前来看，主要应用仍是在展览展现、庆典、婚礼、新型媒体等诸多行业，其发展趋势偏向于大中型，因此外界的人对其了解不深。全息技术的展示每每须要结合着创意，而创意又是没法量产的，这也是全息项目自出现以来，成本居高不下的一个重要缘由。

准全息投影：
主要表现形式：投影仪直接背投在全息投影膜上，也就是初音将来演唱会上运用的那种方式
原理：用灯光、暗场把透明幕边缘消融在视野中。用普通的二维投影上去就像是在空中成像同样。（见下图）


右图为作完边缘消融处理后的效果

　　全息成像主要的表现方式是透明成像，利用影像源把影像投射在透明的材质上，影像基材有纱幕、全息膜。纱幕材质有不少种，其中有棉纱、纤维较多，棉纱原材料网孔较大，纱线略粗，投影效果和纤维材质相比有明显的高低档次之分。这里简单的带过

这里主要介绍一下全息膜，全息膜在幕投体系中能够说是核心中的核心。其屏幕是将一层全息薄膜压在半透明的亚克力薄板上。这全息薄膜只对从35°背投的光线有做用。其它光线如太阳光和其它周围光线被忽略。简单的来讲，就是忽略35°之外的光线，而从35°摄入的光线中，环境光的亮度远远不及投影仪的出射光，致使环境光被人眼忽略。看见的只有投射出来的像，所以会感受看见的像孤立的漂浮在空中。
全息屏幕在35° 水平投影角度的增益为3.2。全息屏幕对它所接受的光线的方向很是挑剔。屏幕十分适用于外部光线较强的环境,好比橱窗展现。

全息展现柜：以360°展柜为例，结构上是以全息玻璃制成的四面锥体，只是由先后左右四个不一样角度拍摄的二维物体的视频，并非真正的360°成像；45°反射成像后造成具备感官上的立体影像。能够从锥体的四个面看到物体的不一样侧面，外行人都觉得真全息。可其实是二维平面镜成像旋转了45°角，看起来飘浮在空中而已

为何咱们会感受画面在展柜中呢？很简单，就是个简单的反射原理，在不少权威的网站上看见讲解原理时解释说是衍射。不存在的，就是反射，跟干涉、衍射没有任何关系。下面以180°展柜为例作出解释

如图，取全息玻璃上方任意一物点A所发射光线中的两条，通过反射后被人眼睛所接收。因为成的是虚像，因此咱们所看到的像点A‘ 就在所接受到光线的反向延长线的交点上。所以才感受画面在展柜中。

上面是以点为表明，还有疑问能够看看以图像为表明的这个图（360°）

空气成像(雾屏)
空气雾幕成像系统包括一台投影机和一个空气屏幕系统，空气屏幕系统能够制造出由水蒸气造成的雾墙，采用背投技术将影像投映至几乎看不见的空气墙中，观看者看到的将会是漂浮在空气中的影像或影片。也被称为空气成像、空气成像、空中立体成像、雾屏成像等。

雾屏可虚幻成像及可穿行性的独有特性，使其普遍运用于舞台剧中、媒体展览中、大型商场门口、KTV、旅游景区、公园、娱乐场所、科技馆、博物馆等，都可作为一种新的展现媒体。其工做原理是使用雾化设备产生大量人工雾，结合空气流动学原理而制造出来的能产生造成平面雾气的屏幕。利用其雾化屏幕的平面特性做为光路载体。投影机投射图象在该载体上即可以在空间中造成虚幻立体的影像，造成一种三维空间立体图象，给人一种新的立体视觉享受。人们能够从中穿过而不影响图像的展现，是可以直接感触到且能够穿越的投影成像系统。

互动投影
　　互动投影系统是一种新型的多媒体展现平台。采用先进的计算机视觉技术和投影显示技术来营造一种奇幻动感的交互体验。与传统的触摸屏不一样，不须要其它介质，用户便可以直接使用脚或手与投影区域上的虚拟场景进行交互。
互动投影系统系统具备很高的新奇性和观赏性，能够很好的起到活跃展厅气氛，增长展览科技含量，提升展览现场人气度的目标。
互动投影系统包含一组渲染模块和一组信号采集处理模块，两系统之间经过网络交换机通信。图像采集子系统的硬件主要包含一个红外信号感应器，其功能是捕捉观展者的动做对其进行分析与处理，并将处理结果发送给渲染服务器。渲染子系统主要包含一台投影仪，其功能是接收图像采集子系统的处理结果，生成相应的图像经过投影仪显示到圆形展台上，从而实现最天然的展现效果。全部的图像采集处理/渲染工做均在工做站上完成。
整个系统经过对用户的红外感应捕捉，获取观众在投影视窗上的精确位置，并转换为计算机内部的坐标和控制指令，对多媒体内容进行相应的操做，便可实现用户在投影视窗上进行内容的选择和交互。跟踪精度能够达到像素级别。对于投影区域由两个或两个以上的投影仪拼接而成的展项，经过软件形式解决多个投影区域间的图像拼接、融合问题。

互动投影系统的原理：
　　互动投影系统的运做原理首先是经过捕捉设备(感应器)对目标影像(如参与者)进行捕捉拍摄，而后由影像分析和系统分析，从而产生被捕捉物体的动做，该运做数据结合实时影像互动系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果。
　　互动投影系统运用的技术为混合虚拟现实技术与动感捕捉技术，是虚拟现实技术的进一步的发展。虚拟现实是经过计算机产生三维影像，提供给用户一个三维的空间并与之互动的一种技术。经过混合现实，用户在操控虚拟影像的同时也能接触真实环境，从而加强了感官性。
　　互动投影系统的组成：
　　互动系统由四个部分组成第一部分：信号采集部分，根据互动需求进行捕捉拍摄，捕捉设备有红外感应器、视频摄录机、热力拍摄器等;第二部分：信号处 理部 分，该部分把实时采集的数据进行分析，所产生的数据与虚拟场景系统对接;第三部分：成像部分，利用投影机或其余显像设备把影像呈如今特定的位置，显像设备 除了投影机外，等离子显示器、液晶显示器、LED屏幕均可以做为互动影像的载体.第四部分：辅助设备，如传输线路，安装构件，音响装置等。

　　这里加个大体的示意图（顶装式）

http://www.iqiyi.com/paopao/u/1415617061/
全息互动视频 波纹清晰可见

旋转显示
南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员目前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，只不过好像有点危险；它的成像原理是由顶部投影仪垂直投影，底部是由一个60度斜面角的玻璃反射台（能够高速旋转，以致于多角度成像，不过此款全息投影技术还不成熟，由于他的成像方式比较耗电，危险性高，耗损率达，并且成像大小彻底取决于三角镜面台的大小，因此此款全息投影技术尚未获得普遍的应用，可是他的研究成果充分体验了科研人员智慧的结晶。

另外一种就是群里不少朋友有提到的17年ces展上出现的“全息投影”

其实这就是一个LED灯条，根据余晖效应（默认人眼感受不到闪烁的相隔时间是0.1秒如下）用单片机编写程序。好比咱们在灯条上放置了8个led灯，1表明亮灯，0表明灭灯。以LED显示数字12为例，咱们先做一个表。
0 1 0 0 1 1 1 1 低四位
1 1 0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1 0
0 1 0 0 0 1 0 0 高四位
0 1 0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
从下到上将每列当作是一个16进制数，咱们获得8个16进制数也就是8个扫描码。
将扫描码写进程序中，编译下载后运行便可看见亮灯的部分显示数字“12”(上标中显示结果为1的部分为亮灯部分，组成数字"12"。抽象思惟能力强的朋友能够直接脑补，较弱的朋友能够用线链接起来)
当遇到LED个数多或图文复杂时，用这样直接取码的工做量就会很大，这就须要专门软件，根据显示的字符和图案自动生成扫描码。刚搜索了一下某宝8.8RMB送源码、电路图、上位机改字改图软件等全套资料。算是物美价廉了，动手能力强的朋友能够本身去搜索旋转led看一看

图片不是某宝的那种，只是展示LED灯条的结构。

这里附上高一学生自制旋转led的详细过程，不得不认可如今的高中生真是厉害，附原文连接和源代码连接
http://www.51hei.com/bbs/dpj-25231-1.html 原文连接
http://www.51hei.com/f/POVLED.zip 源代码下载连接

 

http://tieba.baidu.com/p/2655715976 再附上更高版本的3轴联动旋转LED教程

 

http://video.tudou.com/v/XMjA0NjcyNjA1Ng==.html?bid=03&pid=01&resourceId=0_03_05_01 视频链接

想作更精细的图片就须要更多的led和更大的计算量。楼主我的认为分辨率也是制约这个旋转led普及的一个大点。但不得不认可，第一次看这东西确实仍是很好看的

 

问：空中全息显示的技术有没有萌芽，技术难点在哪

答： 有靠激光聚焦，将空气中的物质离子化的，这种技术虽然看起来酷炫可是危险系数高，并且很差控制，暂时无法应用。另外就是把雾或者烟做为投影介质的，上面有介绍到。

问：最近日本人搞的那个全息的邓丽君作的效果然的很好。

答： 那视频我看过，不是全息作的，彻底是后期处理，岛国的那帮大忽悠

http://www.iqiyi.com/w_19ru2jf811.html 这个是86年邓丽君日文版演唱《我只在意你》现场
https://www.bilibili.com/video/av10783592/?from=search&seid=10430893199818986452
这个是日本号称用全息投影复活的邓丽君，你们能够对比一下

 

问：楼主这种立体效果是什么原理 http://weibo.com/6094846964/FbeBkmtIn?type=comment

答： https://www.kickstarter.com/projects/2029950924/holovectholographicvectordisplay?ref=profile_created

上面这个连接跟这个视频里好像有些相似，是经过精确控制空间内的气体密度改变折射率从而精准改变光路的一个方法。(可经过温度、压强、声波等来控制气体密度，文中说的好像是温度和压强，但楼主英语抠脚，以为此处声波控制彷佛更合理些)连接里的有效范围是12*12*12cm³ ，这里更大些。

这个连接里的做者还用过雾幕，这里我没有看见水雾，可能不是同一个产品或者楼主该去眼科治治散光。相似海市蜃楼的那种光路吧，就是密度差别大，不断的折射

另外这里的视屏数据应该也是很特别的，可能跟平时咱们去医院的时候CT 仪器进扫描获得的那种体数据相似。产品实体楼主没有见过，有太多的不肯定，但想来技术方面要比国内当前商用的要领先的多的。这里不作定论，作个猜测，抛砖引玉，有表述错误的地方还请后来的朋友们指正。

 

建筑3D投影的硬件设备及成像原理介绍
3D建筑投影技术已经在国外至关成熟，由于该技术的成本和场地要求都比较高的缘由，国内还很少见
3D电影投影在电影院内的白色漫反射布幕上，如今销售商就把3D投影技术投影在楼房上，这样到了夜晚的时候，巨大的建筑楼体墙面就成了放映电影的成像介质了，若是内容是一些关于销售的，或者是楼房爆破的错觉，让人们真实的获得体验，会好比今LED大屏渲染来的效率更高，更受到广大消费人群的兴趣。
技术上须要注意的有很是重要的这几点，由于建筑的墙面与电影院内的白色幕布不同，他是具备凹凸起伏的，可是也有优点，由于3D投影仪不移动，只在一个方向对墙体进行投影成像，因此在制做视频的时候，在三维软件内页只要固定角度，把建筑的模型制做出来后，在建筑实体比例相同的模型上制做动画，如爆破，或者动物按照墙体凹凸起伏运动之类的，等到现场投影的时候，三维软件中建筑的模型隐藏，这样视频内容与现实中的建筑融合在一块儿，给人一种真实的错觉感，这样3D楼房建筑投影技术就基本达到效果了。 在投影仪的亮度要求上也是很是高的，由于在室外，又是较大的场地，因此在投影仪的流明上须要有较大的要求，也不是说3D楼房建筑投影技术是天衣无缝的，基本楼房室外投影的话夜晚的效果会比较好，并且若是效果好还需配上较大功效的音响音频设备，因此在现场的配合上仍是须要较屡次的配合，才能达到预期效果。 在设备上的应用与消耗，也是阻碍3D楼房投影技术发展的重要因素，因为在现实楼房中的成像关系必须是立体三维的，因此必须采用双投影，用帧数的误差来产生左右眼不一样的立体厚度，这样，在设备上的消耗上增长了负担，在室外大场景的黑夜中，须要大面积高强度的投射，在维修上也是一笔很多的费用。