3D技术:从三维投影到全息成像如何实现?

　　楼体投影 Architecture Projection Mapping

　　楼体投影，或称建筑投影，是目前商用领域应用最广泛的投影方式。利用建筑物当作大型投影布幕的技术，看起来好像很简单其实不然，建筑物不像一般投影幕，建筑物不平整又在户外，还有必须利用到多台投影机这是硬体问题，如果画面要精彩，跟被投影物的集成性要够高，这对于影片制作的难度就更高了，故事又要配合所设计的主题，整个来说就是一个高难度的艺术作品，算是软硬集成很好的例子。 

　　空气雾幕投影
　　由投影机与空气雾幕系统构成气体投影系统。空气萤幕系统可以制造由水蒸汽所构成的雾墙，作为投影机影像投射的媒介，而雾墙的分子会因振动而形成层次感和立体感很强的影像)

　　无论是哪一种介质的投射成像，其原理都是相仿的。所有这些活灵活现的三维视觉震撼的背后，都有着精密且完善的工作过程：

　　三维投影制作的流程：

• 建模
• 加工（场景布局、三角剖分、绘制）
• 绘制三维模型
• 反射和明暗模型
  感谢各种专业的三维图形应用程序接口API（如OpenGL、Direct三维、RenderMan、RenderWare等），使得三维模型的创建过程大大得到简化，并且使得投射的三维影响也更为逼真，生动。

　　3D显示/成像技术——未来世界, 真实视界
　　可以说，目前三维投影技术已经逐渐趋于成熟。但是这种投影技术所带来的3D影像技术大多应用于工业与商用领域，对于家庭消费领域来说，它还无法带来任何价值。回到本文开篇的问题，其实电影院的3D电影基于的是3D显示技术，其技术原理与以上介绍的3D投影有本质上的区别。而3D显示技术可以说是这个时代里应运而生的时代新宠，让人们热衷于投身这一领域，因为它是真正推动3D时代趋势性变革的重要技术之一。 它究竟是什么呢？ 为了区分这两个容易混淆的技术概念，我们下面与大家一起分享一些关于3D立体显示技术的一些基础内容：
　　3D显示技术的组成: 眼镜式&裸眼式
　　无论是目前的眼镜式3D，还是新兴的裸眼3D，其技术原理运用的都是人类左右眼的视觉错特征，也就是我们的左右两只眼睛之间的差距。这类技术是通过画面的一些设置，让我们误以为眼镜所看到的是三维的。

　　1) 眼镜式3D
　　眼镜D是目前电影院和家用领域比较常见的一种技术形式，这类技术所显示的3D画面需要人们佩戴专门的3D眼镜才能正常观看。

　　人的两眼分开约5公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理，如果把同一景像，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，然后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。各式各样的立体演示技术，也多是运用这一原理，我们称其为“偏光原理”。

　　在眼镜式3D技术中，我们又可以细分出三种主要的类型：色差式、被动偏光式、主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

　　Dolby杜比3D数字显示原理
　　市面在售的偏光产品都是分光偏光产品，在图象清晰度和3D效果上都存在一定缺陷。目前，LG、康佳、TCL、海信、创维等品牌都有采用分光偏光3D技术的产品。

　　裸眼3D
　　裸眼3D技术大多处于研发阶段，并且主要应用在工业商用显示市场，所以大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源（Directional Backlight）三种。裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是在技术成本，显像效果上还存在诸多不足。 具体参见：果壳网《裸眼式3D技术》

　　还有一种技术，也可以为我们实现不用戴眼镜就能看到真实的三维物体和空间，就是全息：

　　全息投影与全息成像技术
　　全息的本意是在真实世界中呈现一个3D虚拟空间，这个概念从20世纪末期开始被不同程度地探索执行。

　　2011年11月，英国《自然》杂志封面文章介绍的新成果，显示科学家们已发明出近乎实时传送水平的3D全息成像技术，即“全息网真”。《每日邮报》评论称该突破将可使电视电影、电脑游戏、街头3D广告甚至远程医疗出现彻底革命。

　　并且，这是一场目前仍然处于襁褓中蓄势待发的革命。

　　Holographic projections全息投影——“伪装"的全息技术
　　真正的全息成像目前还没有真正进入应用阶段，而我们却已经听说过不少打着”全息“名号的例子，其实，目前所能看到的关于全息3D的应用，大多运用的是一种伪装的全息技术——即全息投影。比如，MIT开发出的一种特殊材质的全息薄膜，是一种投射产生全息图像的隐形膜，是人们看不到的一面”隐形的幕布“，全息投影通过光的投射而产生。其实本质上仍然是投影。

　　全息投影技术，原理上是利用干涉和衍射记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。全息投影技术本质是利用光学原理，通过空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像，全息投影技术能够呈现360度的3D影像，观众从任何角度观看影像的不同侧面皆不会失真。

　　而全息投影技术本质上也不能称之为全息，还是投影反射原理。尽管全息投影的应用已经开始逐渐显示出发展的势头，只是，科技产品市场化的前提是质量与成本达到临界，全息投影的路还有很长。

　　Holographic technology 全息成像技术
　　Holograms, of course, do show three-dimensional images. However, you normally have to look at or through a piece of glass (or film) to see the image. If there is any "mid-air" effect, it is because the holographic image appears slightly in front or behind the glass.—— Laser Show Resource Guid
　　三维全息技术的原理可以看做是一个全息摄像机快速刷屏的过程，其原理是利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。

　　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。
　　全息成像技术与全息投影的最大区别在于： 前者依然受到立体镜面组成的360度投射空间所限制，而全息成像可以实现人们肉眼无法看出处于高速运转之中的玻璃镜，所呈现的静态/动态全息影像几乎可以和真人一样面对面互动。不过前提还是要保持一定的间隔距离，不然⋯⋯

　　利用全息投影技术，可以让身处异地的人们“面对面”地进行交流，令人称奇。