用手機就能自製全息投影!漂浮幻象背後的原理

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日前網路上流傳用手機自製全息投影 (Hologram),使用手邊資源,便能讓立體物件躍然眼前,只要四片透明塑膠片,組合成投影幕,再到 YouTube 搜尋「hologram」影片來播放,便可產生懸浮在手機上的簡易立體 投影 。準備好廢棄透明 CD 盒、切割刀、膠帶、方格紙和筆,就能夠自製小型全息投影機:

  1. 用筆在方格紙上畫出上底 1 公分,下底 6 公分,高 3.5 公分的梯形。
  2. 將 CD 和透明的部分照這畫出來的梯形切割出四片梯形。
  3. 用膠帶將 4 片塑膠黏成一圈類似倒金字塔的形狀。

然後上 YouTube 搜尋 hologram 並播放,在手機放上剛剛特製的投影幕,就能得到一段看似立體的全息影片了。

 

全息投影演唱會:實現更多不可能

而韓國團體 JYJ 服役中的成員 金在中 ,上個月也在日本舉辦了一場全息投影演唱會,雖然本人正在當兵而無法現身現場,一樣利用全息投影表演了 17 首歌,加上安排的寒暄互動,讓觀眾就像見到本尊一樣。全息投影在演唱會的運用已經有相當多的結合,最知名的一場當屬流行樂天王麥可傑克遜在巡迴演唱會前夕過世,而後卻藉著 Pulse Evolution 的人像全息投影技術,在全美告示牌頒獎典禮再度現身表演,引起現場觀眾一陣驚嘆。

 

演唱會應用全息投影,除了代替因種種因素無法到場的真人,也能讓虛擬偶像更加逼真。日本知名虛擬偶像歌手初音未來,也曾利用德國 VisionOptics  的 3D SAX 投影技術,用不同角度的雷射光穿透夾在玻璃中的光柵膜片,讓玻璃對面的觀眾看到躍然空中的初音影像。

 

全息影像是什麼?

可以記錄立體影像的 全息影像 技術,最早可追溯至 1947 年,英國物理學家丹尼斯・蓋伯在增強電子顯微鏡性能的時候意外發現的技術,使用光波干涉和繞射的現象,紀錄並還原立體的影像。後來經過改良,用雷射光照射全息影像底片,可以從不同角度看到立體的圖像,現在則是在鋁片上加一層透明浮雕,讓圖像在白色光下也能看到,常見於防偽雷射標籤上。

bill note laser
(Photo Credit: Dave Gough)

當你從不同角度觀看這三維的影像,就能看到物件的不同角度,就像看到實物一樣,甚至把全息影像的記錄膠片切一半,還可以用某個角度,從其中一片看到另一片中的物體。

除了雷射標籤,在 CD、DVD 也能看到類似的技術應用,不過現在用於演唱會,規模較大的全息投影,在低光源的室內,搭配雷射光和效果光,透過二維表面展現出三維的影像,就有些不同,看起來的效果也遠比防偽標籤驚人。

全息投影

上面提到演唱會和影片使用的技術雖然稱為全息投影,但是卻和紀錄全息影像的技術不盡相同,是利用鏡子般的虛像原理在透明隔板上同時反射投影,同時又讓人能看透到後方的背景。

▲饒舌歌手 2Pac 全息投影表演原理

在手機上圍繞四片透明塑膠片的簡易投影,也是類似的原理,利用塑膠片透光和反射四面 2D 影像,造成有物品實體的錯覺,不過由於以上兩種投影方式實際上是 2D 影像反射,在某些角度會產生影像變形的情形。

另外也可以透過透鏡反射鏡組,產生實像,就可以產生看似浮出鏡面的成像,如此會更加寫實,也更易於互動。不過透鏡組所佔體積較大,能投影的區塊卻較小,相較之下較難設置,而且依舊是用 2D 影像模仿立體的投影。

日本科學家去年底也公布了「摸得到」的全息投影技術,創造出一種他們稱為「觸覺傳送」的體驗。在現有的立體投影基礎上,用超音波加入了觸覺回饋,你可以把手伸進其中一個箱子,就會在另一個箱子裡投影出來,除此之外還能讓別人在另一個箱子裡摸到你的手。雖然目前在安全考量下只能感受到力道較輕的觸碰,但也讓投影物體的擬真度更上一層樓。

至於完全 3D 的投影技術,目前也陸續開發當中,如美國 Actuality System 製作的高速旋轉投影幕就能達到 360 度的懸浮投影,不過設備噪音大且投影範圍非常有限。另外還有不少「光場顯示」的技術研究,目前主要開發團隊有日本國家資通訊技術研究所、HolyMine 公司、美國南加大等,其透過光線的交會來組成物體的影像,而非單純反射投影,較上述的技術更為複雜。

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