曾經(jīng)，我們幻想著：在未來(lái)，人類可以完全拋棄電視、電腦、手機(jī)這些用屏幕進(jìn)行顯示的產(chǎn)品，只要像在科幻大片中那樣隨手一揮，多頁(yè)圖表或照片直接出現(xiàn)在面前，再一揮手眼前的內(nèi)容就自然切換，甚至能夠讓不同時(shí)空的人面對(duì)面進(jìn)行交談……所有這些，都被統(tǒng)稱為全息技術(shù)。如今，這樣的科幻場(chǎng)景逐漸變成現(xiàn)實(shí)。

全息（hologram）是一個(gè)合成詞，源自希臘語(yǔ)的holos（全部）+gramma（信息），顧名思義，它是記錄并重現(xiàn)物體全部光學(xué)信息的一種技術(shù)。那么，光學(xué)信息包括什么呢？我們都知道，光可以被看作是一種波，那么波的振幅、波長(zhǎng)、相位等信息都是“全息”的收集對(duì)象。

全息影像與普通影像在視覺(jué)觀感上最大的區(qū)別就是所謂的“立體感”，而營(yíng)造“立體感”的關(guān)鍵因素則是光所攜帶的相位信息。我們?nèi)搜勰芸吹轿矬w是由于物體本身發(fā)光或反光，這些光線就像是連入眼睛的數(shù)據(jù)線，將物體的各種光學(xué)信息傳送到我們眼中，從而認(rèn)知物體。

真正的全息影像可以不通過(guò)任何其他介質(zhì)，在空氣中就能顯示出影像，而且觀看角度可以隨意變換，體驗(yàn)者能夠在三維立體的畫(huà)面之中穿梭自如。但目前我們所能看到的關(guān)于全息3D的應(yīng)用，大多運(yùn)用的是一種“偽裝”的全息技術(shù)，即全息投影。

第一種原理：干涉原理

在投影之前，需對(duì)所投的“影”進(jìn)行錄制，這是全息投影技術(shù)的第一步，即利用干涉的原理對(duì)光波信息進(jìn)行記錄，完成拍攝的過(guò)程。在拍攝過(guò)程中，激光器將一部分激光輻照被攝物體，形成漫射式的物光束，另一部分激光則作為參考光束射到全息底片上并與物光束相疊加產(chǎn)生干涉，干涉作用將物體光波上各點(diǎn)的相位和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，并利用干涉條紋間的反差和間隔將其全部信息記錄下來(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理后，便成為一張全息圖，即全息照片。

第二種原理：衍射原理

完成拍攝過(guò)程形成全息圖后，第二步便是基于該全息圖利用衍射的原理再現(xiàn)物體光波信息，完成成像過(guò)程。在成像過(guò)程中，全息圖受相干激光照射，形成原始像和共軛像兩個(gè)圖像，其再現(xiàn)的圖像具有很強(qiáng)的立體性和視覺(jué)效果。由于全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，因此全息圖的每一部分都能再現(xiàn)原物體的整個(gè)圖像，經(jīng)多次曝光后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)。

●實(shí)現(xiàn)真正意義上的裸眼3D電影

到目前為止，在電影投影技術(shù)中，我們都是采用佩戴偏振光眼鏡而實(shí)現(xiàn)3D效果。但這并不是真正的3D，因?yàn)樗罱K是在二維銀幕上成像的。如果把全息技術(shù)應(yīng)用到電影技術(shù)上，那么真正的3D電影將是脫離銀幕在三維空間中上演的，完全不需要偏振眼鏡，實(shí)現(xiàn)裸眼3D技術(shù)。2010年，日本人在初音未來(lái)的演唱會(huì)上，就通過(guò)全息技術(shù)讓這個(gè)虛擬偶像出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)空間。隨著全息技術(shù)的日漸成熟，全息3D走進(jìn)電影院指日可待。

●在通信設(shè)備中的運(yùn)用

虛擬鍵盤

隨著科技的進(jìn)步、微電子以及集成電路的發(fā)展，各種電子設(shè)備都逐漸從大體型轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨燃傻拿阅阈?。高度集成在給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，也改變了對(duì)個(gè)人電腦的傳統(tǒng)定義，比如鍵盤等設(shè)備由實(shí)體變?yōu)樘摂M。運(yùn)用全息技術(shù)虛擬出一個(gè)鍵盤，同時(shí)采用激光傳感技術(shù)，讓我們能夠在虛擬的鍵盤上進(jìn)行操作。

全息視頻

視頻聊天已經(jīng)不是電腦的專有功能，通過(guò)手機(jī)同樣能實(shí)現(xiàn)視頻聊天。而全息技術(shù)則可以把想要與之聊天的人的立體圖形成像在我們面前，這將是繼計(jì)算機(jī)通信時(shí)代后的又一個(gè)偉大的里程碑。

●在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

全息顯微術(shù)

全息顯微術(shù)是全息和顯微相結(jié)合的技術(shù)，與一般顯微技術(shù)相比，它能儲(chǔ)存標(biāo)本物的整體。這一技術(shù)不需要制備標(biāo)本物的切片，尤其是對(duì)一些活的標(biāo)本，用高功率的連續(xù)光或者脈沖激光照下全息圖即可，全息圖能長(zhǎng)期保存，再現(xiàn)像具有立體性，能顯示樣品的細(xì)節(jié)。

●在教學(xué)中的運(yùn)用

與二維的視頻授課不同，全息投影課堂是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)三維圖像記錄和再現(xiàn)的技術(shù)，觀眾不需要佩戴3D眼鏡，就能看到立體的虛擬人物。學(xué)生在課堂上能看到來(lái)自世界各地、形象栩栩如生的教授甚至已故名家，聽(tīng)著他們的講課就仿佛真的置身于他們的課堂之中。

全息技術(shù)還原的教師具有高度真實(shí)、實(shí)時(shí)互動(dòng)的特點(diǎn)，打破傳統(tǒng)直播教學(xué)的互動(dòng)局限性，更好地增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)感，使學(xué)生身臨其境?！叭⒔處煛辈粫?huì)取代或減少現(xiàn)實(shí)課堂，而是將為教學(xué)提供更加靈活的方式。這種全新的教學(xué)方式會(huì)給教育帶來(lái)革命性改變，實(shí)現(xiàn)地球人“跨時(shí)空學(xué)習(xí)、元宇宙教學(xué)”。

●在軍事領(lǐng)域的利用

全息技術(shù)可以彌補(bǔ)一般的空中、水下監(jiān)視系統(tǒng)的不足。例如，一般雷達(dá)系統(tǒng)只能探測(cè)到目標(biāo)的遠(yuǎn)近、方位和運(yùn)動(dòng)速度等，而全息監(jiān)視系統(tǒng)能提供目標(biāo)的三維圖像。這對(duì)國(guó)防軍事具有重要意義，因?yàn)榧皶r(shí)識(shí)別目標(biāo)是飛機(jī)還是導(dǎo)彈，是潛艇還是魚(yú)雷，對(duì)于軍事決策極其重要。全息技術(shù)應(yīng)用于軍事，將使通信、導(dǎo)航、定位檢測(cè)等技術(shù)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化。

●再現(xiàn)形象

2012年，數(shù)字領(lǐng)域工作室利用視覺(jué)特效重現(xiàn)了好萊塢經(jīng)典明星的形象。一個(gè)經(jīng)典的案例是把美籍非裔饒舌男歌手Tupac Shakur作為一個(gè)特殊的3D全息圖重現(xiàn)。通過(guò)使用替身演員，他們創(chuàng)造了一個(gè)逼真的數(shù)字化身，不僅可以把Tupac的聲音從過(guò)去帶回來(lái)，還可以創(chuàng)造原汁原味的演唱內(nèi)容，就像歌手還在身邊。這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)也不鮮見(jiàn)，如在周杰倫2013年的演唱會(huì)上，主辦方利用全息技術(shù)再現(xiàn)了鄧麗君的逼真形象，讓鄧麗君與周杰倫一起對(duì)唱。其實(shí)不管是人物、動(dòng)物，還是文物，通過(guò)全息技術(shù)，我們都可以將其重現(xiàn)。

隨著全息技術(shù)的發(fā)展與成本的下降，近些年來(lái)，越來(lái)越多的全息投影技術(shù)被應(yīng)用在舞臺(tái)節(jié)目和產(chǎn)品展覽中。不過(guò)，目前全息技術(shù)的應(yīng)用還停留在基礎(chǔ)階段，它的未來(lái)遠(yuǎn)不局限于此。

全息技術(shù)體現(xiàn)了科技的進(jìn)步，為多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。它不僅改變我們獲取信息、進(jìn)行交流和創(chuàng)造藝術(shù)的方式，還給科學(xué)研究、醫(yī)療健康、安全防偽等領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。隨著技術(shù)的更新和發(fā)展，全息技術(shù)在未來(lái)將為人類社會(huì)帶來(lái)更多的便利和創(chuàng)新。