(成都體育學(xué)院　四川　成都　610041)

一、研究對象及方法

(一)研究對象

1.3D全息投影

全息投影是無需配戴眼鏡的諾利德3D技術(shù)，可以看到立體的虛擬人物。全息立體投影設(shè)備不是通過數(shù)碼技術(shù)實現(xiàn)的，而是利用投影設(shè)備將不同角度的影像投影至進口MP全息投影膜上，此時可看到不屬于自身角度的其他圖像，實現(xiàn)了真正的全息立體影像。3D全息投影技術(shù)是通過干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的立體三維圖像。其第一步是利用干涉原理記錄光波信息，即拍攝過程：被攝物在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分的激光作為參考光束射到全息底片上，與物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點位相和振幅轉(zhuǎn)換為在空間上變化的強度，利用干涉條紋間的反差及間隔將物體光波的全部信息記錄。記錄干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等程序處理后，就成為一張諾利德全息圖或全息照片；第二步利用衍射原理來再現(xiàn)物體光波信息，即成象過程：全息圖如一個復(fù)雜的光柵，在若干激光照射下，線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般給出兩個象：原始象(又稱初始象)和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感很強，具有真實的視覺效應(yīng)。全息圖上每一部分都記錄物體各點的光信息，在原則上它每一部分都能再現(xiàn)原物的完整圖像，通過多次曝光還可以在同張底片上記錄多個不同圖像，而且可以互不干擾地分別顯示出來。

當然這只是單純地還原拍攝的全息圖像，Aerial Burton公司開發(fā)了更進一步的可觸摸的全息投影，它把激光對準空中的某個焦點，后對周圍的氣體進行加熱，再對其進行電離處理，這樣在空氣中就會出現(xiàn)大量呈漂浮狀的等離子體，通過這些等離子體來顯示3D全息圖像，這樣就實現(xiàn)只借助空氣來顯示3D全息影像。當我們的手指觸碰到這個全息影像時，局部的亮度會增強，投影系統(tǒng)會感知這種亮度變化，然后將這個變化與觸控操作關(guān)聯(lián)起來。比如點擊影像正面會對應(yīng)切換到下一張圖片(這類似與觸控手機上的手指點擊區(qū)域，如點擊Android主頁按鈕對應(yīng)切換到桌面顯示)。當我們點擊空氣中全息圖的正面時就會顯示下一張圖像，實現(xiàn)類似觸控的翻頁操作。通過觸控空氣中的全息圖像，我們就可以執(zhí)行相應(yīng)的觸控，從而就實現(xiàn)了能看又能摸的3D全息投影。

2.隱形立體視頻播放APP

以3D光線投影為基礎(chǔ)，設(shè)計360°立體視頻。即安裝APP后，將視頻從手機中投影出，播放時可將其滑出到空地上，大小可調(diào)控，平面視頻的所有功能皆可應(yīng)用于此，且視覺效果為360°全方面立體效果。摒除了VR技術(shù)中不可共享的局限性，減少了科研工作中重復(fù)的工作量，提高了工作效率。

(二)現(xiàn)狀調(diào)查

將全息技術(shù)應(yīng)用到電子產(chǎn)品中的一大難題是怎樣制備足夠薄的全息片。顧敏領(lǐng)導(dǎo)的中澳科學(xué)家團隊制備出一款超薄的納米全息片，有望讓3D全息投影運用于智能手機等電子產(chǎn)品上，呈現(xiàn)出裸眼可觀的全息影像。顧敏說，一般全息投影都是通過調(diào)整光的相位，形成具有三維深度效果的影像。為產(chǎn)生足夠大的相位偏移，之前全息片所采用的材料厚度通常是大于光學(xué)波長，而他們制備的這種全息片打破了這一極限，厚度僅有25納米。該超薄全息片采用了一種表面的折射率低而內(nèi)部折射率較高的拓撲絕緣體材料，材料的表面與內(nèi)部具有不同的折射率，后自然得形成一個光學(xué)共振腔，增強了相位差，實現(xiàn)3D全息成像。

二、研究結(jié)果

雖全息投影有望出現(xiàn)在手機中，但成像不是利用電子數(shù)碼而是光線投影，故難以APP的方式存在。

三、分析討論

全息投影作為當今最先進的成像技術(shù)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

以色列外科醫(yī)生-埃爾哈南布魯克海默輕輕轉(zhuǎn)動著眼前漂浮的心臟3D全息投影，他把目光聚集在一個瓣膜上，然后他切開一個刀口，就像是為患者手術(shù)。看上去像是科幻電影，但虛擬影像的運用已成為外科醫(yī)生來挽救生命的現(xiàn)實幫手。以色列開發(fā)出一種夢幻般的醫(yī)用3D全息投影。通過新技術(shù)，醫(yī)生可用3D全息投影進行模擬操刀練習(xí)，為手術(shù)與遠程醫(yī)療打造新平臺。

在體育領(lǐng)域通常需要呈現(xiàn)一些運動動作、運動場面等空間感很強的內(nèi)容，但平面3D對于這些并沒有更有效的模擬及講解效果。全息投影具有360度3D效果，觀者可以更生動地理解和觀察運動狀態(tài)。且可用于體育轉(zhuǎn)播來呈現(xiàn)球場介紹、球員介紹等。體育教學(xué)方面也可用于呈現(xiàn)經(jīng)典動作的分解講解展示，更加直觀。在體育訓(xùn)練中可幫助運動員全方位地觀看自身的動作，分析動作以及糾正動作?；@球教練可以通過全息投影形成球場的立體影像，教練交互地向球隊布置戰(zhàn)術(shù)配合，效果更生動形象。全息投影的交互性會為體育訓(xùn)練、體育教學(xué)等帶來重大的變化。與全息投影產(chǎn)生的虛擬影像對手進行演練對決或?qū)⒊蔀榭赡堋?/p>

越來越多的教學(xué)機構(gòu)把建設(shè)“虛擬仿真實驗教學(xué)中心”等硬件設(shè)施作為工作重點，在未來的十到二十年，3D全息投影將慢慢走進教室，走近我們的身邊。在國外，阿卜杜拉國王大學(xué)推出了跨校園的3D立體顯示數(shù)字化實驗室。此外，一些公司機構(gòu)也開發(fā)了很多的3D產(chǎn)品及系統(tǒng)，來利用3D全息投影技術(shù)提高教學(xué)效果，推動科研進步。國內(nèi)的3D全息投影技術(shù)也慢慢走進課堂，如蘭州四中集聲光、數(shù)字投影系統(tǒng)等立體模型成一體的3D教室，鄭州二中創(chuàng)新班將平板電腦在四棱錐呈現(xiàn)的3D全息投影動畫等等。雖然現(xiàn)在3D全息投影的價格還較高，3D的課程軟件也還有待開發(fā)，3D教學(xué)工具及互動教學(xué)方法還有待探討，但將來的3D全息投影一定會廣泛應(yīng)用到教學(xué)的各個方面?？萍几淖兩?，改變世界。期待3D全息投影早日走入普通課堂，期待3D教室給教學(xué)帶來跨時代的改變，給學(xué)生帶來全新的課堂體驗！

四、研究結(jié)論

隱形立體視頻APP在現(xiàn)代科技雖然難以實行，但可利用3D全息投影達到同樣的效果。目前在舞臺效果應(yīng)用較多，將來會更多的運用到醫(yī)療、軍事、教育等各個領(lǐng)域。全息投影具有的360度3D投影圖像，使觀看者置身其中，具有互動性、直觀性等特點，如看一場比賽，我們可以多方位立體鳥瞰全場；如運用在醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，可使學(xué)生看到鮮活跳動的心臟等；如運動到體育訓(xùn)練中，可增強其準確性等等。該技術(shù)何時可以真正的出現(xiàn)在手機中，還需科技進一步發(fā)展，進一步研究。