网上所传的《谷歌黑科技全息投影裸眼 3D》视频是否真实？ 第1页

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有知友私信问我

里面的初音是什么原理。

为了个回答这个问题费了老大劲了，详情请见：

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写在前面：上了知乎日报，非常感动。同时也有越来越多质疑的声音出现，这很好，理性讨论问题正是我所钟爱的知乎氛围。我把出现频率比较多的问题直接更新在前面，也欢迎大家更多的思考和质疑：

Q1：这家公司使用的并不是全息技术，是国内媒体标题党误读了。

A1：没错，包括媒体在内的许多人无法分辨什么是全息，而把各种立体成像技术都划归为全息之列。这也是我写下这个答案进行简单科普的原因。

Q2：谷歌投资了五亿美金就换回一堆假视频？

A2：谷歌当然不会这么傻，我也很爱谷歌。这家公司是做AR设备的，换句话说，并不是要用裸眼技术做。这个视频只是概念片而已。我对Hololens之类的设备非常看好。

Q3：目前的裸眼设备能否实现视频中的效果？

A3：视频中球场中央看不到设备，排除高速转镜的技术。所以这样大体积，视场角又这么大的（从视频来看，至少180°），目前没可能。

Q4：那么到底什么才是真正意义上的全息技术？

A4：传统的全息需要经过“干涉记录，衍射重现”两个步骤实现。如今有了高计算力的计算机，干涉记录的过程可以通过数学计算实现，省下大量成本。但“图像重现”过程一定经过衍射，而不是简单的投影或者反射。全息的优势在于记录了物体光场的相位，与现实世界物体的光场更相符。

Q5：Magic Leap用的技术与全息一点关系都没有，你应该分析一下他们的专利，具体用的什么技术，而不是写一堆N年前就看过的东西。

A5：只能说我们答题的侧重点不同。有人觉得我写下的都是些常识，完全没必要；但也有很多人对这个领域并不了解，对这些所谓“N年前”的东西没有过接触，科普的意义不就是给后者变成前者的机会嘛！

关于Magic leap原理方面，请大家参考：

我就不再赘述了。

Q6：有生之年还能不能看到真正的全息投影大规模使用？

A6：冒昧地问一下，您贵庚？

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没想到睡前随手一答，大家还很感兴趣。

回复一些评论和私信的时候，我在下面问题中曾经提到的这种感觉越来越强烈了：

“越是在某个领域内做久了的人，越是会对领域的划分异常准确和敏感。举个例子来说，有的朋友们经常和我讨论如今商用的种种立体成像技术，他们会统称这些技术为’全息‘”。

为此我决定将市面上种种裸眼伪全息技术的原理简单介绍一下。大家将来如果看到类似的所谓“裸眼3D全息”的产品，原理不了解的可以私信给我，如果我恰好了解的话，会抽空一一更新在后面；我不懂的话，咱们就一起去弄懂咯。

PS：首先声明，许多产品虽然没有利用到真正的全息技术，然而考虑到目前的技术条件，其效果算是很棒的。我的原理介绍完全没有贬低的意思，仅为给大家简单科普而已。

PPS：原理介绍仅针对裸眼设备，HOLOLENS和谷歌眼镜等现实增强设备就不写了，否则太多太多了。

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假的。而且非常假。

立体动态全息还停留在实验室初级阶段，主要通过空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）实现，就是下图的小玩意儿。

业内做的比较好的是HOLOEYE家的，上图中右侧亮的拇指盖大小的那一块相位型SLM售价十万人民币以上，要搭建一个稍微能看得过去的系统——例如生活大爆炸中某一集投射出个小地球啥的（其实现实做到的要小得多）——没有百万美元是做不到的。

如下图所示就是SLM阵列设备，全都是钱啊！

不仅仅是成本，计算全息所需的计算量极大，立体比平面的计算量更大，学者们提出了很多算法，类似于切片法、查表法等等，但是无论如何要动态演示对目前的计算机都是个严峻考验（这里说的计算机是至少64核内存128G的工作站，家用计算机就不必考虑了）。

动态全息不是我的研究方向，但我还是用SLM随便做了一个二维全息图，给大家举个例子：

这幅图面积只有几毫米，所以用CCD放大了。是不是觉得有些失望？这能叫全息？但现实就是，这是货真价实如假包换的全息。增加点阵数量（就是多花些成本）可以提高清晰度，使用三基色组合可以实现彩色，这些都实现了，只不过效果比电影里的视频中的差太远太远了。

给大家看个尺寸大一些的实验室3D彩色全息的例子：

上图这个样子的效果，已经使用了240亿个像素点……全都是钱啊！

千里之行始于足下嘛╮(╯▽╰)╭

PS：题目问的是全息，我就答全息了。但其实裸眼3D动态显示技术不只全息一项，不少其他技术目前实现的效果已经可以商业应用（如舞台和展会），而且被有意无意地冠以“全息”之名罢了。但是从前景看，最诱人的还是全息技术。

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1、第一类：投影机（显示屏）+半透膜的形式

这类技术简单描述的话，其实与大家平时看到的投影机+幕布放映方式没有本质区别，只不过幕布换成了半透明的薄膜。这项技术的关键就是那层半透明的薄膜，技术含量还是挺高的。一方面要保证部分光可以透过，幕布后面的物体可以看得见；另一方面要有一定的漫反射，能够将投影上去的图案让大家看得到。在环境光很暗的条件下，薄膜几乎看不见，投影出的图案就像悬在空中，很科幻。

此类装置多见于舞台和展览，最广为人知的便是初音未来演唱会。

这项技术的典型变种就是今年央视春节晚会上李宇春的节目，使用的叫做“45°投影膜”，原理图如下：

地面上有一个屏幕，然后钢架上架设一个45°倾斜的半透半反膜，其实根据初中物理学到的光学知识，大家就会明白，把半透半反膜当做一个镜子，那么地面屏幕上显示的东西恰好会被反射到观众的眼睛里，看起来就像是立着的。在环境光很暗的情况下，效果还是很惊艳的。

下图就是舞台在布置反射膜时候的施工图：

2、第二类，投影机（显示屏）+高速转镜

上面第一类装置其实并没有实现真正的立体显示，本质上与我们看2D电影没有区别，实际上没有立体效果，而且最佳观看角度是有限的，并非360°全景。

在此原理基础上继续考虑，45°反射的装置改进一下，如果在各个角度都加一个类似的反射薄膜或者反射镜，而且各个角度反射的光，恰好是人眼在这个位置应该看到的物体的样子，不就实现360°立体显示了吗？

现实中的确实现了这样的装置，投影机（或者屏幕）计算好不同角度应该显示的物体的样子，然后在中央设置一个高速旋转的镜子，将光反射出去。这样无论人在哪个角度观察，由于视觉暂留作用，都会看到物体真实的样子，仿佛一个真实物体悬在半空中。

不过装置一定要加透明罩的，否则镜子甩出来可就麻烦了……这项技术效果上其实是目前最接近于科幻电影中“全息投影”的样子，但是不能用手摸。

3、视觉障壁（Parallax barrier）

另一项大家津津乐道的裸眼3D技术是任天堂3DS采用的特殊屏幕。大家都有看3D电影的经验，每个人佩戴一副3D眼镜，电影院提供的是偏振式，家用的往往是红绿或者红蓝眼镜，其实原理上都是让左右眼视觉信号隔绝，分别看到不同的、有一定视差的影像，从而产生立体效果。

在屏幕前要通过裸眼方式实现左右眼视觉信号的隔绝，要使用到视觉障壁技术。其实就是在LCD屏幕前加上一层挡光的“栅栏”，设计宽度和位置恰好让左眼与右眼接收不同的光线，如下图所示：

这样一来，裸眼就实现了以前需要佩戴眼镜才能实现的3D效果。

当然从上图可以看出，这项技术对眼球的位置要求很高，所以虽然原理上没问题，但是应用这项技术的更多还是任天堂这种做游戏机的公司，而不是生产电视机的企业。毕竟，看电视的时候总不能要求人必须做到某个特定位置嘛！而且人多了一起看电视谁坐最好的位置也会引起家庭纠纷啊……

先更到这里吧，想到其他的了再继续写。