全息投影技術(shù)也稱虛擬成像技術(shù)，它是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。全息投影技術(shù)在舞臺(tái)中的應(yīng)用，不僅可以產(chǎn)生立體的空中幻像，還可以使幻像與表演者產(chǎn)生互動(dòng)，一起完成表演，產(chǎn)生令人震撼的演出效果。3S DIGITAL數(shù)字技術(shù)專家憑借三視圖動(dòng)漫數(shù)字舞美設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合國(guó)外最先進(jìn)的全息投影技術(shù)手段，做到完美展示全息投影數(shù)字視覺(jué)的效果，使中國(guó)全息投影技術(shù)更上一層樓。

全息投影技術(shù)

其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過(guò)程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。

其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過(guò)程：全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個(gè)象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。

1、雙視作用

每個(gè)人都有兩個(gè)眼睛，每個(gè)眼睛的視角大約為80度，但是兩個(gè)眼睛一起的視角只有120度，也就是說(shuō)有40度的視角是重合的，所以我們的左右兩個(gè)眼睛所看到的的東西其實(shí)是不同的，比如你閉上左眼用右眼看或者反過(guò)來(lái)，就能測(cè)試出來(lái)效果，左右兩眼接收到的物體轉(zhuǎn)發(fā)給大腦做判斷物體的遠(yuǎn)近才能形成立體感。3D立體技術(shù)就是模擬這個(gè)過(guò)程而形成的。

2、3D攝影

在3D投影前，要對(duì)物體進(jìn)行120°的3D攝影?？催^(guò)3D電影的讀者應(yīng)該知道，如果取下3D眼鏡觀看，畫(huà)面有重影而模糊不清。只是因?yàn)?，銀幕上的畫(huà)面并不是一幅，而是兩幅角度不同的畫(huà)面疊加的效果。

為了模擬“雙目效應(yīng)”，必須拍攝出偏左側(cè)的畫(huà)面和偏右側(cè)的畫(huà)面。在拍攝時(shí)，其實(shí)有兩臺(tái)3D攝像機(jī)同時(shí)工作，一臺(tái)偏向演員左側(cè)，記錄偏左的圖像；一臺(tái)偏向演員右側(cè)，記錄偏右的圖像，再通過(guò)電腦處理，將兩幅圖像疊加，便成了3D電影源。

完成攝影后，在放映室里，3D電影源投放在一定角度的銀幕上，觀眾需要帶上3D眼鏡觀看。仔細(xì)觀察3D眼鏡，會(huì)發(fā)現(xiàn)左右鏡片上有密集而細(xì)小的朝向不同的條紋。左鏡片是縱紋，右鏡片是橫紋。正是這些條紋，才能看到美妙的3D立體圖。

完成攝影后，根據(jù)“雙目效應(yīng)”，需要將圖像分解，讓左眼只看見(jiàn)偏左的畫(huà)面，右眼只看見(jiàn)偏右側(cè)的畫(huà)面，這樣才能使大腦產(chǎn)生遠(yuǎn)近的判斷而生出立體感。在放映時(shí)，偏左的畫(huà)面和偏右側(cè)的畫(huà)面所用的投射光是不同的，雖然顏色畫(huà)面一樣，但投影用的光的傳播方向是不同的，偏左畫(huà)面用的是縱波光（光波沿縱向傳遞），偏右畫(huà)面用的是橫波光（光波沿橫向傳遞），由于偏振光的特點(diǎn)（物理選修3-4 第十二章 第三節(jié)）縱波光只能穿過(guò)縱紋，不能穿過(guò)橫紋，因此，透過(guò)左鏡片，只能看見(jiàn)偏左側(cè)的畫(huà)面，同理與右鏡片。

由此，重疊的畫(huà)面被分解，左眼只看見(jiàn)偏左側(cè)的畫(huà)面，右眼只看見(jiàn)偏右側(cè)的畫(huà)面，由于雙目效應(yīng)，便產(chǎn)生了遠(yuǎn)近感和立體感。

夢(mèng)幻3D全息投影

以色列開(kāi)發(fā)出了一種夢(mèng)幻般的醫(yī)用3D全息投影。通過(guò)新技術(shù)，醫(yī)生可以用3D全息投影進(jìn)行模擬操刀練習(xí)，為手術(shù)治療和遠(yuǎn)程醫(yī)療打造了一個(gè)新平臺(tái)。

經(jīng)?？梢栽诳苹秒娪爸幸?jiàn)到一種三維的全息通訊技術(shù)，可以把遠(yuǎn)處的人或物以三維的形式投影在空氣之中，就像電影《星球大戰(zhàn)》中的場(chǎng)面。另外隨科學(xué)的發(fā)展，所有的設(shè)備都采用小型化和精密化，而顯示設(shè)備卻無(wú)法與之相匹配，人類越來(lái)越需求一種新的顯示技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。

全息投影技術(shù)一共分為以下三種：

1、在美國(guó)麻省一位叫Chad Dyne的29歲理工研究生發(fā)明了一種空氣投影和交互技術(shù)，這是顯示技術(shù)上的一個(gè)里程碑，它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。

此技術(shù)來(lái)源海市蜃樓的原理，將圖像投射在水蒸氣上，由于分子震動(dòng)不均衡，可以形成層次和立體感很強(qiáng)的圖像。

2、日本公司Science and Technology發(fā)明了一種可以用激光束來(lái)投射實(shí)體的3D影像，這種技術(shù)是利用氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵猩㈤_(kāi)時(shí)，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì)，并在空氣中形成一個(gè)短暫的3D圖像。

這種方法主要是不斷在空氣中進(jìn)行小型爆破來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3、南加利福尼亞大學(xué)創(chuàng)新科技研究院的研究人員宣布他們成功研制一種360度全息顯示屏，這種技術(shù)是將圖像投影在一種高速旋轉(zhuǎn)的鏡子上從而實(shí)現(xiàn)三維圖像，只不過(guò)好像有點(diǎn)危險(xiǎn)。

可以說(shuō)這些技術(shù)很多國(guó)家都在研制，毫不夸張的說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)它包含了未來(lái)，誰(shuí)最先使用這項(xiàng)技術(shù)，誰(shuí)就最先走入未來(lái)的先進(jìn)技術(shù)行列。

全息投影技術(shù)是全息攝影技術(shù)的逆向展示，本質(zhì)上是通過(guò)在空氣或者特殊的立體鏡片上形成立體的影像。不同于平面銀幕投影僅僅在二維表面通過(guò)透視、陰影等效果實(shí)現(xiàn)立體感，全息投影技術(shù)是真正呈現(xiàn)3D的影像，可以從360°的任何角度觀看影像的不同側(cè)面。

4、有一種偽全息投影應(yīng)用在商業(yè)用途上。大體分為兩類：投影機(jī)直接背投在全息投影膜上的也就是初音演唱會(huì)那種應(yīng)用的。另一種是采用投影機(jī)或其他顯示方法光源折射45度成像在幻影成像膜的全息投影，后者成像效果相對(duì)更炫一些，不過(guò)成本相對(duì)會(huì)高出很多，受場(chǎng)地限制也多一些。在水立方舉辦的聚仙游戲全息發(fā)布就是應(yīng)用的幻影成像膜，用的LED屏折射光源，舞臺(tái)效果很炫。

全息投影技術(shù)在舞臺(tái)中的應(yīng)用，不僅可以產(chǎn)生立體的空中幻像，還可以使幻像與表演者產(chǎn)生互動(dòng)，一起完成表演，產(chǎn)生令人震撼的演出效果。

從Disel時(shí)裝發(fā)布T臺(tái)秀中全息投影技術(shù)的運(yùn)用，美輪美奐的全息投影畫(huà)面伴隨模特的走步把觀眾帶到了另一個(gè)世界中，好像使觀眾體驗(yàn)了一把虛擬與現(xiàn)實(shí)的雙重世界。再到夢(mèng)幻劇場(chǎng)《動(dòng)漫大師諾曼》中全息投影技術(shù)的運(yùn)用，舞臺(tái)藝術(shù)與電影片斷在同一空間出現(xiàn)了非凡的融合，給觀眾展示了世界多媒體藝術(shù)最新的創(chuàng)新成果。服務(wù)和銷售行業(yè)是最需要群眾基礎(chǔ)的，能最大限度的吸引消費(fèi)者就是王道。全息投影技術(shù)在這方面的運(yùn)用以全新的視角聚攏了人們的眼球，勾起了消費(fèi)者的消費(fèi)欲望。

展覽展示行業(yè)最終的目的就是如何將產(chǎn)品賣出去，而如何最大限度的吸引參展者的眼球便成了這個(gè)行業(yè)的制勝法寶。針對(duì)展覽展示行業(yè)實(shí)時(shí)推出了360度虛擬成像系統(tǒng)，將三維畫(huà)面懸浮在實(shí)景的半空中成像，營(yíng)造了亦幻亦真的氛圍，效果奇特，科技感十足。為展覽展示行業(yè)開(kāi)辟了新的營(yíng)銷方向。

全息投影系統(tǒng)景象

全息投影系統(tǒng)是一種利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像。三維動(dòng)畫(huà)是以這種全新的事物改變著人們對(duì)那些傳統(tǒng)舞臺(tái)的聲光電技術(shù)的審美態(tài)度。適用范圍產(chǎn)品展覽、汽車服裝發(fā)布會(huì)、舞臺(tái)節(jié)目、互動(dòng)、酒吧娛樂(lè)、場(chǎng)所互動(dòng)投影等。

　　全息景象是指觀眾可以在發(fā)生器的發(fā)生口度即一圈內(nèi)可以看到幻像，全息投影系統(tǒng)將三維畫(huà)面懸浮在實(shí)景的半空中成像，營(yíng)造了亦幻亦真的氛圍，效果奇特具有強(qiáng)烈的縱深感，真假難辯。時(shí)尚美觀，有科技感；頂端透明，真正的空間成像；色彩鮮艷，對(duì)比度，清晰度高；有空間感，透視感，形成空中幻象；中間可結(jié)合實(shí)物，實(shí)現(xiàn)影像與實(shí)物的結(jié)合；也可配加觸摸屏實(shí)現(xiàn)與觀眾的互動(dòng)；可以根據(jù)要求做成四面窗口。

3D全息投影是一種利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像，是一種無(wú)需配戴眼鏡的3D技術(shù)，觀眾可以看到立體的虛擬人物。這項(xiàng)技術(shù)在一些博物館應(yīng)用較多。

三維立體影像技術(shù)

三維影像就是人左右眼看到的影像其實(shí)并不完全相同，尤其是在觀察近距離場(chǎng)景時(shí)，左右眼看到的畫(huà)面有較大像差，這是因?yàn)槿藘裳壑g大約有6厘米的間距?？梢酝ㄟ^(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)感受這一細(xì)節(jié)，端起一個(gè)杯子仔細(xì)觀察，左右眼看到的其實(shí)是杯子不同的側(cè)面和不同的背景，兩個(gè)不同的實(shí)像通過(guò)視網(wǎng)膜進(jìn)入大腦，于是人就獲得了空間的“立體印象”。

立體影像的技術(shù)輪廓

立體影像技術(shù)發(fā)源已有幾十年的歷史，早期的立體電影側(cè)重給人以空間的視覺(jué)沖擊力，但由于傳統(tǒng)的工藝成本高、手段復(fù)雜、視覺(jué)觀感并不太好，以至于不能形成市場(chǎng)規(guī)模。而今的立體影像技術(shù)逐漸成熟，逼真生動(dòng)的空間影像給人君臨現(xiàn)場(chǎng)的感受，推廣成本也大幅降低，市場(chǎng)前景看好。

為重現(xiàn)人眼的視覺(jué)習(xí)慣，立體電影采用雙機(jī)進(jìn)行拍攝，攝影機(jī)之間有一定的物理間距，在放映時(shí)觀眾佩戴眼鏡將兩路圖像分離，左右眼分別看到左右攝影機(jī)拍攝的畫(huà)面，從而獲得立體觀感。

攝影機(jī)會(huì)采用不同焦距的光學(xué)鏡頭進(jìn)行拍攝，和人眼有所區(qū)別，在用長(zhǎng)鏡頭拍攝遠(yuǎn)距離場(chǎng)景時(shí)，需要適當(dāng)增加兩攝影機(jī)之間的間距，而采用廣角鏡頭拍攝時(shí)，需要適當(dāng)縮小間距，以獲得符合視覺(jué)習(xí)慣的立體觀感。

立體節(jié)目的拍攝，可以采用傳統(tǒng)的電影攝影機(jī)或HD攝像機(jī)拍攝，也可以采用計(jì)算機(jī)圖形動(dòng)畫(huà)技術(shù)產(chǎn)生兩路虛擬圖像。

立體節(jié)目的主要播放場(chǎng)地一般為電影院、游樂(lè)園，而今隨著各種型號(hào)立體電視顯示終端的推出，立體電視廣播成為人們關(guān)注的話題，立體DVD等設(shè)備也將面世，IPTV立體廣播也逐漸啟動(dòng)，甚至一些消費(fèi)產(chǎn)品，類似于立體MP4播放器（又被稱為“眼鏡立體影院”“立體隨身看”）之類的產(chǎn)品也紛紛面世。立體節(jié)目的播放，可以通過(guò)膠片或數(shù)字放映機(jī)完成，而未來(lái)立體節(jié)目會(huì)通過(guò)IPTV或電視廣播進(jìn)入家庭。

立體節(jié)目的觀看大多還需佩戴眼鏡，眼睛主要有低成本的色差眼鏡和偏振眼鏡。目前，不需要佩戴眼鏡也可獲得立體觀感的電視顯示終端也已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。

總之，立體影像的主要技術(shù)輪廓是：用雙機(jī)進(jìn)行拍攝，將兩路畫(huà)面在播放時(shí)分離，分別進(jìn)入人的左右眼，讓觀眾產(chǎn)生“立體印象”。

近年來(lái)，數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展使立體影像技術(shù)的推廣應(yīng)用很快成為市場(chǎng)熱點(diǎn)。

技術(shù)革新往往是推動(dòng)市場(chǎng)成長(zhǎng)的重要力量，數(shù)字化革命帶來(lái)的一系列關(guān)鍵技術(shù)的推廣應(yīng)用使今天的立體影像市場(chǎng)達(dá)到了“沸點(diǎn)”。

HDTV無(wú)疑是立體影像快速發(fā)育的“催化劑”，傳統(tǒng)基于膠片電影的拍攝、制作、放映流程需要昂貴的投入，限制了立體影像應(yīng)用的廣泛性。通過(guò)多年的發(fā)展，如今的HD格式已經(jīng)呈現(xiàn)立體消費(fèi)市場(chǎng)，價(jià)格從高到低能滿足各個(gè)層面客戶的需求。采用HDTV來(lái)拍攝立體影像，不但大大降低了成本，還能使拍攝達(dá)到所見(jiàn)所得的直觀立體效果。

近五年來(lái)，中國(guó)乃至全球數(shù)字影院的建設(shè)數(shù)量在快速的突飛猛進(jìn)，采用數(shù)字投影機(jī)可以非常方便地進(jìn)行數(shù)字立體節(jié)目的播放，無(wú)論是采用單機(jī)或雙機(jī)放映，無(wú)論是采用“主動(dòng)立體”或“被動(dòng)立體”模式，無(wú)論是采用偏振光原理或光譜分離技術(shù)，今天的數(shù)字放映系統(tǒng)能呈現(xiàn)色彩艷麗、畫(huà)面清晰、同步準(zhǔn)確的立體影像節(jié)目。

HD格式被認(rèn)為是連接電影電視的紐帶，立體影像的推廣則帶來(lái)電影電視節(jié)目形態(tài)的融合。

三維影像顯示原理及其技術(shù)發(fā)展

三維立體眼鏡的佩戴方式

可以分成2大類：

1）同時(shí)顯示左右眼的像，并分別導(dǎo)入左右眼，如常用的雙筒體視鏡方式（也成窺視方式）、色差（二色、補(bǔ)色）眼鏡方式、偏振光眼鏡方式（相互垂直的線偏振光或者左右旋圓偏振光）、頭盔方式（為左右眼分別配置顯示屏）等；

2）先后顯示左右眼的像，控制眼鏡上的開(kāi)關(guān)，使得左右眼分別只能看到對(duì)應(yīng)圖像，由于視覺(jué)暫留現(xiàn)象，從而看到立體圖像，例如液晶光閥眼鏡凡是就是通過(guò)像的顯示與液晶開(kāi)關(guān)的同步來(lái)顯示立體圖像的，還有偏光式則在屏幕前放置偏振光裝置使得視差圖像以左右旋圓偏振光（或者相互垂直的線偏振光）先后顯示，再以相應(yīng)的偏振光眼鏡接受。

體積型立體顯示方式

體積型立體顯示方式的原理比較簡(jiǎn)單，即再現(xiàn)立體物體表面的散射光，通過(guò)將三維物體分割成點(diǎn)陣，或者分割成一系列的二維圖像。顯然這種顯示方式兼顧了眼睛自適應(yīng)聚焦和輻輳的特性，不會(huì)引起眼睛的不適。

電子全息立體顯示

由于全息的原理是再現(xiàn)物體的光波前，所以這是立體顯示追求的終極目標(biāo)。通常全息照片的拍攝和再現(xiàn)使用的都是全息底片，為了能動(dòng)態(tài)顯示全息圖像，可以將全息圖像用攝像機(jī)拍攝下來(lái)存成電子圖片，在全息再現(xiàn)時(shí)用動(dòng)態(tài)屏幕將全息圖像顯示出來(lái)即可顯示動(dòng)態(tài)立體影像，這被稱為電子全息立體顯示。

立體影像“節(jié)目真空”

推動(dòng)市場(chǎng)的不單是技術(shù)，最重要的還是節(jié)目?jī)?nèi)容，而至今，我們幾乎找不到專門(mén)的立體影像節(jié)目制作設(shè)備。隨著市場(chǎng)的快速發(fā)展，立體影像市場(chǎng)面臨“節(jié)目真空”。

依照傳統(tǒng)的立體節(jié)目制作工藝, 拍完的素材利用常規(guī)后期制作系統(tǒng)分別進(jìn)行左、右眼畫(huà)面的分離制作，所見(jiàn)不所得，同步編輯誤差、畫(huà)面瑕疵等錯(cuò)誤經(jīng)常發(fā)生而且不易被發(fā)現(xiàn)與糾正，最終只是讓觀眾感到視覺(jué)疲勞和觀感不佳，其原因在于：第一，最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是左右眼編輯誤差，在拍攝運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，一兩幀的誤差也會(huì)導(dǎo)致觀眾視覺(jué)紊亂和疲勞；第二，因?yàn)閿z像機(jī)在拍攝時(shí)有一定的角度，產(chǎn)生兩眼畫(huà)面亮度、色度、白平衡的差異，左右眼畫(huà)面顏色一旦不一致，觀眾看上去就會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺(jué)；第三，在單獨(dú)的左右眼工作模式下，未必能看到只被一個(gè)攝影機(jī)拍攝下來(lái)的瑕疵(例如：臟點(diǎn)，鏡頭眩光等問(wèn)題)，這樣就產(chǎn)生了干擾效應(yīng)，誤導(dǎo)眼睛；第四，無(wú)法準(zhǔn)確判斷和調(diào)整立體觀感，難以準(zhǔn)確地預(yù)知邊緣誤差，拿捏不好觀眾的視覺(jué)感受。

新一代立體電影的熱潮需要更高的制作效率和更自然的立體效果，在這樣的市場(chǎng)背景下，英國(guó)Quantel公司在2007年IBC展會(huì)上推出全球第一套立體影像后期制作系統(tǒng)，采用了雙路畫(huà)面實(shí)時(shí)操作方式，可以實(shí)時(shí)看到左右眼畫(huà)面，也可以戴上眼睛實(shí)時(shí)看到最終放映的立體影像，便于對(duì)兩個(gè)畫(huà)面的同步、色彩、曝光、景深等進(jìn)行匹配，便于修飾閃爍、畸變等各種立體瑕疵，便于調(diào)整兩個(gè)畫(huà)面之間的視覺(jué)夾角（夾角決定縱深感和立體感）等等。這一重大的技術(shù)突破馬上引起了業(yè)界的強(qiáng)烈關(guān)注并被馬上投入到好萊塢最新立體電影的制作及諸多高清立體節(jié)目的后期制作中。由于采用了Quantel的立體影像后期制作系統(tǒng)，導(dǎo)演終于可以在制作過(guò)程中看到了自己的立體作品從而創(chuàng)作出一系列完美的立體大片。