裸眼3D，把悬浮精灵放在桌面上，里面的猫猫差点跑出来

大家保留记忆的方式一直都是相片

但想触摸记忆的渴望，从未消失

于是修仙、科幻小说，催生了留影石、全息留影

幸运的是，随着科技的发展

我们终于成功实现了这一梦想

小编最近本来在整理旧照片，想挑一张装在相框上放在工位来着的，结果竟然发现了一个超酷炫的3D悬浮相框。这个相框里面不需要放照片就能够呈现3D成像，但也没太惊讶不就是个全息成像嘛，但细看又不对，这和之前见过的体积式全息显示器不太一样。这个相框中间是中空的并没有玻璃，而是内嵌了树莓派计算机、成像控制器和全息光场显示器。既然已经到这了，不如就来一期全息小课堂吧。

全息投影技术

普通针孔相机

在普通照相片中，每个点的颜色和亮度只反映了拍摄时这个点正对着的一小部分空间。比如针孔摄像机，只有通过小孔的光线才能够被记录，而其他视角的信息将全部丢失。除了限制单视角之外，普通照相机还会损失另一种光信号—相位。一束有固定频率的光照射在胶片上时，其曝光程度只取决于波的振幅。考虑到曝光时间和振幅平均强度，准确来说，曝光量与振幅的平方成正比，

即使我们把这束光波向后移动四分之一的波长，对胶片曝光也是没有任何影响的，表示胶片并不会记录光的相位。如果能够在胶片上记录光的相位和振幅，就可以实现全息投影技术。

全息图像重建

全息图的目标就是重现场景周围的整个光场。当一束灯光照射在物品上时就会在周围产生复杂的起伏电磁场，我们眼睛所看到的东西就取决于我们所在的位置所接受到的起伏光场。所以如果能够记录这个物品周围的复杂光场，那么即使物品消失了，也依然能够产生它存在的视觉效果。

假如我们使用一束照射频率完全相同的光作为参考光，当它与第一束光完全同步时，就会发生干涉产生的振幅是参考光的两倍，使得胶片产生大量曝光；当第一束光向后移动半个周期，两束光就会因为干涉相消而使得曝光量大幅度减少，此时曝光对相位偏移就是高度敏感的。因此只要记录下光场沿胶片平面的相位变化，就可以实现全息投影。

但需要注意，只有当所有光线的频率都相同时，这种干扰参考光的方法才有效，这就要求我们需要使用激光才可以实现。利用分束镜将一束激光分成两支，一支用作照片给物体，另一支作为参考光，就可以达到全息成像的要求。两束光波在胶片上产生干涉图案，它们记录了光线包含相位的所有信息。之后我们把物品移除只保留参考光，就可以完整的重现原来的物品啦。

全息发光显示技术(Hololuminescent Display)

这项专利技术就是3D悬浮相框的技术支持，它在普通高清液晶屏后嵌入了一层“全息背景层”。通过精密的显示结构，在屏幕内部制造出一个有真实深度的虚拟空间，让平面图像看起来像是有了纵深，悬浮在相框里，实现裸眼3D的效果。

HLD技术将两种显示技术融合在了同一块屏幕下面，先是一层高分辨率2D显示层，这块高分辨率TFT-LCD面板可以清晰锐利的呈现照片或视频的平面图像细节。2D屏幕后面是固定的3D全息背景层，它是为前面的2D层创建一个具有物理纵深的虚拟空间。Looking Glass将其称之为光场容积。前方的2D画面在这个虚拟空间里被重新定位，从而产生了大约2英寸（约5厘米）的视觉深度，让你感觉影像悬浮在屏幕的前后之间。

真正让这些图像活过来的，除了光学架构还有软件支持。

AI深度重建，当你导入一张平面2D照片时，相框配套的APP利用AI驱动的机器学习算法对画面进行分析，智能分离出前景主体和背景，并且自动估算出场景的几何深度，从而将一张平面图重建成一个具有立体信息的3D场景。之后将生成的全息文件传输到相框后，就可以通过HLD光学架构来展现悬浮立体影像。当然小编看上的那款还可以直接3D扫描生成高斯泼溅文件，能有更直观的立体效果。

HLD技术是在屏幕内部直接构建了一个拥有真实深度的“光场” 。因此，它的观看角度更广可达53°-60°，无需佩戴眼镜，也无需站在特定角度，并且可以供多人同时从不同位置观看，都能感受到自然的立体效果。

体积式全息显示

虽然名字里带有“全息”二字，但它其实不是光学意义上的全息技术。它的核心原理是“空间填充”。体积式显示是在空中“堆”出光点，而全息成像是在“欺骗”你的眼睛重建光波。

前者是在真实的物理空间中，用发光的体素构造出占据空间的立体图像，它是真实的物理光点，真裸眼3D。不需要借助全息底片和相干光，即可被人眼从各个角度直接观看。它利用的核心原理是视觉暂留和空间扫描。

利用一块高速旋转或者振动的屏幕，把一个完整物体的二维切片以极快的速度投射上去，利用视觉暂留效应，让你的大脑会自动把这一层层的切片"缝合"成一个完整的立体影像。这就是体积式显示，有着真实的物理体积，在空间中真实的发光的，甚至可以走到后面看到物体的背面。

我们在相框店其实也能找到一种悬浮相框，是用双层亚克力玻璃实现，让相框边框和照片之间产生间隙，从而产生画像飘在框内的视觉效果。还有一种是在显示屏前覆盖一层特殊的透镜，比如双面柱状透镜或者复眼透镜。这些微小的透镜会将屏幕左右眼画面分别折射，让你左右眼看到有视差的不同图像，大脑就会合成出立体的“悬浮”画面 。

手工小课堂

这里我教大家一个简易版投影悬浮技术，它是依靠反射来营造立体悬浮的错觉的(注意，它可不是全息哦)。通常被成为“佩珀尔幻像”，它通过一块呈45度角放置的透明介质如玻璃或亚克力板，将水平放置的手机屏幕上的图像反射到观察者眼中，让人误以为图像悬浮在板后方的空中。

这种技术的核心在于欺骗大脑，其具体实现方式如下：

使用一块透明或半透明的板如玻璃或亚克力，将其以45度角放置在手机屏幕上方。手机屏幕播放特定的视频内容，这些内容通常经过特殊处理，背景为黑色，只保留需要显示的物体。

手机屏幕发出的光线射向45度角的透明板，根据反射定律，光线被反射进入人眼。人眼接收到反射光线后，会本能地沿着光线的反向延长线去寻找物体，因此大脑会认为物体位于透明板的后方（即图中的半圆形虚线位置），从而产生“悬浮”的错觉。

将汽水瓶剪开保留上半部分，之后剪下合适大小的塑料片，斜45度放进罩子中固定好，最好是透明塑料胶带。

将罩子盖在播放视频的手机上。

还有下面这种金字塔成像，在商业领域通常被称为270°全息展示柜或者幻影成像柜。这种设备内部通常包含一个倒置的四棱台形状的透明玻璃或亚克力结构。它并不是真的在空气中“变”出了地球。实际上，在金字塔的上方或者下方隐藏着高清显示屏。屏幕发出的光线投射到倾斜的玻璃面上，通过镜面反射进入人眼。因为背景通常是黑色的，人眼无法察觉玻璃的存在，大脑会自动将反射的图像“定位”在金字塔的中心，从而产生一种物体悬浮在空中的错觉。

270°全息展示柜

投影素材

编辑：蓝多多