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星舰企业号和克林贡战列巡洋舰又打起来了。

忽略掉两个迷你模子,看看它们相互发射的「光子鱼雷」。

这可不是只能从正面考察的2D投影,也不是电脑算绘的特效,而是真实存在于实体空间,能从任何角度考察的「立体」图像。

全像投影

一说到全像投影,脑子最先跳出来的应该是钢铁人的画面:

然而这是电脑算绘的特效。

或者是虚拟偶像演唱会:

但这也是行使佩珀尔幻象(Pepper's ghost)形成的伪全像。

这些全像手艺所发生的投影,本质上与影戏放映一样,都是对光这种电磁波的控制,且还尚不能完全脱节介质(如影戏幕布)出现3D效果。

而现在,杨百翰大学(Brigham Young University)的研究者们,则透过雷射光束捕捉物理粒子,缔造出了真正的能够漂浮在空气中的,动态的立体图像:

光学陷阱显示下的立体图形

想像在一个充满灰尘的房间中,用强光一照,你就能看到飞翔的灰尘反射光线,在空气中形成许多小亮点。

行使雷射来照射实体粒子并使其向四处反光也是同样的原理。

而现在,若是我们能控制这个粒子的轨迹,而且让这个粒子在这个轨迹上举行极快的周期性运动(scan),那么此时粒子反光的轨迹就会形成一个立体图像。

这就是OTD(Optical Trap Display),光学捕捉显示手艺。也是BYU电机工程学教授Dan Smalley和他的团队在这个专案里所使用的焦点手艺。

他们先使用雷射光束捕捉空气中的细小物理粒子,然后快速移动。

当粒子被拖曳穿过空间时,可见光会透过雷射光束将其照亮,形成一条运动路径。

而若是这时以高于眼睛的闪灼速率每秒重新绘制10次以上,就能透过视觉的持久性来形成图像。

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而且,在粒子的移速足够快时,其位置和颜色都可以被改变,进而形成颜色各异的动态体积图像(volume image)。

除此之外,研究团队还行使透视投影(Perspective Projection)手艺,随着旁观者视角的移动来修改图像的边缘及视差,在靠山天生模拟的非体积图像点,以增添对图像体积或深度的感知。

 

这时,你就完全可以围绕图像一圈,360度无死角地去考察它了:

Simulating virtual images in optical trap displays论文下载

科幻照进现实

好,先来试个光剑对决:

很搞笑吗?由于这些自由浮动的全像图像,自己是在牢靠体积巨细的空间中,由雷射光束捕捉粒子构建的,以是只能发生细小的3D全像图。

团队里的Wesley Rogers示意,若是要构建一座真实巨细的山峰模子,那也必须有一个体积相同甚至更大的空间,来捕捉这整个空间中的粒子。

这显然是不切现实的,于是他们使用了一些视觉技巧,如运动视差(Motion Parallax)手艺:

来使场景中移动的图像在显示时,看起来比现实要大得多:

而对比大多数照样要求观众盯着萤幕展现效果的3D投影,这项手艺所展现的物理的,而非幻象的投影,真正做到了幻觉与真人的互动。

对此,研究团队做了一个与人互动的小型demo:

棍状小人在手指上跳跃

想像一下,未来围绕着影戏演员的将不再是守候后期制作特效的空气,或者绿色皮套的特效演员,而是粒子所组成的真实效果在旋转、爬行或爆炸。

影戏制作、物品展览、舞台演出……另有科幻影戏里所描绘的更多的3D投影的未来,每一天,都在离我们更近。

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