投稿 黑科技:偽全息影像

2021-02-18 中山大學數學學院

聽說全世界的宅們把初音未來推舉上2020年的東京奧運會開幕式，本汪的內心裝作平靜並想說一句：


死宅真噁心

        言歸正傳，誰是初音未來呢？其實初音未來並不是現實中的歌手，而是一個虛擬的歌姬。

        初音未來（初音ミク）是VOCALOID語音合成引擎為基礎開發販售的語音合成軟體的聲源之一及其擬人化形象。由聲優藤田咲提供聲源，每一代的初音由一位人設畫師來設定外形。

From：萌娘百科

人設畫師 KEI 筆下的VOCALOID 2（原代）初音

由iXima基於KEI創作的人設所繪製的V2版初音ミク

     

下面貼一個初音的巡迴演唱會視頻（真·全息投影）


《HATSUNE MIKU EXPO 2016 Japan Tour》演唱會視頻

        或許會有人好奇，到底是什麼讓初音和她的YAMAHA®電子琴飄然出現在舞臺中？其實這裡用的是全息影像技術，該項技術是在1947年，由英國匈牙利裔物理學家丹尼斯·蓋伯發明的，而他因此獲得了1971年的諾貝爾物理學獎。

       全息投影技術（front-projected holographic display）也稱虛擬成像技術是利用幹涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的技術。全息投影技術不僅可以產生立體的空中幻像，像是真的形象漂浮在空氣中那樣，看上去就像是一個真實存在。此外，它還可以使幻像與表演者產生互動，一起完成表演，產生令人震撼的演出效果。

       不僅初音，另外一個很有名的歌姬Egoist也是用到了這種技術，讓人們在聽到歌姬背後聲優的天籟之音外，還能看到一個虛擬的，但實像化的身姿。


 EGOIST showcase*001 "Fallen" in Nicofarre (舊模型)

      可是，我們並沒有那麼多資本弄一個全息投影儀供自己欣賞，但能不能自己DIY一個呢？這時候一定會有人跟我說：「兄弟不要做夢了，醒醒，起床搬磚了。」但事實告訴我們，其實我們的確能用身邊常見的材料（甚至是廢棄物）來做一個類似的裝置來實現在自己窩裡看全息影像的白日夢。


       其實它的原理也很簡單，其核心就在於把水平的畫面投影到豎直方向上，根據初中所學的平面鏡成像原理可知，只要把平面鏡與屏幕的角度調整為45°就可以實現了。


就像這樣

       所以由此就可以計算我們的偽全息投影設備（倒金字塔）的尺寸比例到底要設置成怎麼樣才能實現上面所說的條件（平面鏡傾角45°）了。為了方便本汪就不用軟體畫圖，選擇直接手繪。


這辣雞手繪還敢拿出來？？（x

        留意圖1-1的紅色三角形，由圖1-2可知：

OA=(b-a)/2

OB=h

∠AOB=45°

       於是a、b、h要滿足關係式：

b-a=(2√2)·h


       以本汪手機（5.0寸屏）為例，現在視頻網站上主流的偽全息影像源是這樣的：


 

       中間空位的地方是以2cm為邊長的正方形，所以為了能有投影漂浮在屏幕上1cm的效果，所以我們的裝置的短邊要為1cm（也是由於平面鏡成像原理），然後為了節約材料，就做一個h=3.5cm的好了，因為主流的圖像也差不多在3.5cm以內，當然你也可以嘗試著做大一點，符合上面所說的公式即可。那麼b=(2√2)·3.5cm≈6cm。算好尺寸，那麼接下來就沒有什麼問題了。

        1.先找來一塊塑料片。塑料包裝盒也行，廢舊的cd盒也可以，手機貼的膜也可以，飯堂的飯盒也行（應該），不過要平整潔淨，沒有劃痕為佳。當然，用玻璃片也是可以的，只是略容易弄傷手，所以想試著玩玩的朋友用塑料片就好了，也環保。現在本汪以廢舊cd盒為例做一次。


        2.準備好材料了就可以開始畫草圖了。找來一張白紙畫圖，建議這樣畫，更能節約材料。


        3.仔細地切割，建議用美工刀。（本汪用的是陽江十八子，賊難切）


        4.切割成這樣的四塊就大功告成了，因為cd盒易碎又厚，所以切割的時候一定要耐心，不然就像本汪那樣弄裂了一點點，可就是那麼一點點，讓後面的效果略有不足。

        5.最後用剪刀小心地剪去邊緣的塑料，再用膠布把它們並起來，我們的偽全息影像裝置就做好了。

        等到天黑，把房間裡的燈關上，就能欣賞到私人的全息影像了！


cd盒版

塑料片版（是不是覺得塑料片的不會有重影呢？）

注意事項：

       1.其實選擇材料沒有太多要求，只要遵循一個原則：材料要平整且透明。另外，越薄越佳，這不僅是在製作的時候裁剪起來不費勁，更重要的是塑料片越薄，成像的效果越好，四面所成的像能更好的吻合在一起形成一個偽立體影像（因為中間是空心的所以並不是真的立體）。

       2.全息投影（視頻）源是要另外製作的，籠統地說就是把一個視頻畫面水平、垂直、水平加垂直翻轉，再加上原畫面共四個畫面，然後放在四個位置同時播放，這樣四面都能成像於是合起來就像是一個立體投影了。這也是偽全息投影之所以「偽」的地方——它不同於雷射全息投影，它只是一個四面圍起來的一個空心的像。但優酷、b站、YouTube上有不少這樣的視頻源已經做好了供大家使用，有興趣可以自行搜索一下。文末也會貼一個很經典的連結。

       3.要依自己手機屏幕尺寸來設計每一片的大小，雖然說差不了多少，但如果是4寸屏亦或大屏幕可能會導致成像不佳影響體驗。

       4.因為要切割，並且半成品的切口很鋒利，所以要注意安全 注意安全 注意安全，重要的事情說三遍。

5.最後，玩得適度，保護眼睛，早點睡覺。

 

●●●

回復以下 關鍵詞 查看相應內容

美賽/數學建模 | 校歷| 期末考試

醫保/南校門診 | 畢業/典禮/留言

輔導員 | 校車 | 辦事（流程）  

回復 教師姓名 可獲取相應信息 

●●

投稿：冷犬

微信編輯：新聞中心

歡迎投稿

定個小目標 | 聽說TA是這麼「發家致富」的！

點擊閱讀全文↓↓↓可獲取偽全息影像源（P2）  

做好了裝置就試試吧  >_<

相關焦點

  • 「黑科技」|當3D全息影像碰上黑膠...
    那對飄在唱片上的小天使可是世界首創，這是第一次把3D全息投影技術用在黑膠唱片上。何謂3D全息投影？簡單來說是一種顯示技術，將影像投射到全息介質上，從而在人們眼前呈現出了3D的效果。本質就是實現三維圖像的記錄和再現。比如下面三種↓
  • 全息投影,這才是真正的黑科技!
    漫威系列裡《鋼鐵俠》也深受觀眾的喜愛，其中的全息投影技術也是發揮到了極致的效果。兩手揮動，如影隨形，這種場面黑妹(全黑科技)我是幻想了無數次，反正我也想要這種高科技，想看的隨時都會出現在眼前，男朋友什麼的就不用找真人了，愛豆還不是一抓一大把嗎，今天看他，明天再讓他出現在我面前。
  • 不可思議看呆你:全息3D投影技術,這才是真正的黑科技
    全息立體投影設備不是利用數碼技術實現的，而是投影設備將不同角度影像投影至進口的MP全息投影膜上，讓你看不到不屬於你自身角度的其他圖像，因而實現了真正的全息立體影像。    360度幻影成像系統：360度幻影成像是一種將三維畫面懸浮在實景的半空中成像，營造了亦幻亦真的氛圍，效果奇特，具有強烈的縱深感，真假難辯。形成空中幻象中間可結合實物，實現影像與實物的結合。
  • 栩栩如生的黑科技 解析3D全息投影技術
    大家把這項技術稱之為「全息投影」，關於這個黑科技你了解多少？栩栩如生的黑科技 解析3D全息投影技術全息投影技術是一種記錄被攝物體反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）的照相技術，通過不同方位觀察都可以看到被拍攝物體的不同角度，因此可以實現立體效果，讓被拍攝人或物像真的一樣。
  • 剖析與VR/AR相關的黑科技——全息投影技術
    這項技術從發明開始就一直應用於電子顯微技術中，在這個領域中被稱為電子全息投影技術，但一直到 1960 年雷射的發明後，全息投影才取得了實質性的進展。現在，大家所熟知的微軟 Hololens 和 Magic Leap 所謂的神秘黑科技就是運用了這項技術。今天，我們來為大家深入剖析一下全息投影技術。
  • 5G全息展示系統黑科技助力進博會,微美全息引領AR+AI全息通訊直播...
    整套全息系統通過現場放置的相機、麥克風、揚聲器採集等單元組成，形成的3D物體虛擬數據非常龐大，鋼琴的紋路以及演奏時的按鍵都能清晰展現，這項黑科技正是依託於5G大帶寬、低延時的特性。中國聯通上海分公司文旅行業中心副總監康嘉瑋介紹：「全息影像的傳輸涉及到的帶寬特別大，傳統的4G網絡可能不太行，現在依託於5G網絡大帶寬的特性就能保證到大的實時採集信息，能夠傳送到前方演播室，同時由於它是現場直播的實時畫面，低延時的特性也是十分重要。」除了運營商等通信企業的「秀肌肉」，其他工業企業也積極藉助5G等科技智能手段轉型升級。
  • 【分享篇】——偽全息投影的製作詳解
    全息投影技術，也稱虛擬成像技術。是利用幹涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的技術。
  • CG特效、AI、全息投影等「黑科技」如何助力綜藝「腦洞大開」
    綜藝節目跟科技相融合，觀眾除了能在視覺上有多重大片享受外，還能在趣味中了解前沿科學技術的成果。來源：廣州日報近兩年的各大綜藝節目除注重節目內容創新外，在「黑科技」運用方面也漸漸加大力度。雖說節目裡「幻樂體驗官」王菲的表現很吸引觀眾，但節目裡的科技元素，同樣為觀眾津津樂道。全息投影技術（虛擬成像技術）即事先製作好一段影像，再通過技術手段播放出來，使觀眾可以從各個角度都觀看到真實的三維立體圖像。該技術對於舞檯燈光以及後期合成成像要求較高，所以在綜藝節目中並不多見。但近兩年隨著製作水平和技術的不斷提升，不少綜藝節目也開始試水全息技術的使用。
  • ASKA3D全息影像新定義
    雖然科幻電影，早就讓我們見識到了什麼是空中成像的全息影像，但多年來，現實生活中的全息影像技術卻一直沒能夠擺脫必須依靠介質的問題。
  • 浮空幻影的魅力——全息投影的商用之路
    1947年，物理學家丹尼斯·蓋伯發明了全息投影術，經過科學家近一個世紀的專研，尤其是1960雷射被發現以後，全息投影技術取得了實質性的發展。全息投影的魅力在於，它利用幹涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的記錄和再現的技術，不需要依賴介質（或者以空氣為介質），浮空顯示視頻影像。
  • 全息影像聊天室
    全息影像聊天室是由即時視頻通訊技術、全息成像技術、摳像技術和三維即時成像技術打造的一套高科技科幻的即時全息成像視頻通訊技術。 1、即時視頻通訊技術即時通訊講究的是點對點，或者一對多的通訊。因此，P2P（點對點技術）作為一種網絡新技術進入音視頻即時通信開發人員的視野。
  • 全息投影不是夢 自己動手製作虛幻科技
    投影機直接背投在全息投影膜，雖然是全息，但不是最理想化的全息投影。因為全息投影的圖像是可以360度觀看的，也就是說當你站在圖像的後面，你看到的就是其背面的影響，而初音演唱會則採用了背投的方式，將全息投影圖像投射在投影膜之上，這樣只有在正面才可以看到初音的一顰一笑。儘管是偽全息投影，不過初音演唱會的成功還是不容質疑的。
  • 年度最強黑科技——全息投影聖誕賀卡?
    最厲害的是，經典舞臺王者——Michael Jackson也通過全息投影技術重現在觀眾面前這麼強大的黑科技最近在聖誕節期間被一個高端的冰淇淋品牌創意地玩了起來！▼▼▼Mövenpick莫凡彼聖誕全息投影
  • 簡單幾步,讓你輕鬆擁有一臺全息投影設備 | 科學工坊
    在紙上畫出一個尺寸如下的等腰梯形。將手機放平，打開3D全息投影視頻源，調整梯形體的位置，就能看到全息投影的影像啦！另外，二次元領域近年興起的虛擬歌姬演唱會，更是全息投影技術應用的典型。（虛擬歌姬演唱會）我們現在這種技術，是通過把影像投射在玻璃幕等介質上，呈現立體圖像，這只能叫做偽全息。
  • 全息影像技術:與藝術家面對面,把夢想照進現實.
    《星球大戰》中的全息影像電話從此以後，全息影像技術開始成為科幻片的標配：《鋼鐵俠》中主人公玩轉各種高科技，並用全息技術為自己製造了鎧甲模型；《碟中諜4》中湯姆·克魯斯為了潛入克林姆林宮，用幕布製造了一個以假亂真的人物形象
  • 回答你們的問題:到底什麼是全息?什麼不是?
    會有這些問題，皆因這篇文章只是向大家解釋G20、春晚這些舞臺上的虛擬影像並不是全息，但並未對全息本身作明確的界定。要對辨別看到的影像是不是全息，首先要明確全息的定義是什麼。正是這個原因導致「全息」這個詞被濫用，只要是震撼視覺的虛擬影像都有可能被叫做全息。希望攀上「黑科技」的PR，想要吸引眼球的媒體和不明就裡但相信自己親眼所見的大眾，共同促成了這一現象。要讓你眼中看到漂浮的三維影像，其實辦法非常多，而且通常和雷射、幹涉沒多大關係，而是在利用我們的視覺系統看外部世界的方式。當我們看近處的物體時，有6個主要的深度線索幫助我們形成三維視覺。
  • 你以為的全息影像還是四塊玻璃搭個金字塔嗎?
    提到「全息影像」不知道你的第一反應會不會是這樣
  • 陽明先生全息影像:一次穿越500年的授課
    這就是陽明先生——藉助數位技術打造的全息影像。陽明先生全息影像由今年論壇開幕視頻《鯤鵬》製作團隊傾心打造，核心團隊由鯤鵬監製路盛章教授、總導演田苗子、特效總監張嘉亮和周通等組成，演員劉宏宇及前後幾十人參與製作，他們在不到兩個半月的時間內，克服了各種困難和挑戰，最後將陽明先生的全息影像呈現了出來。
  • 【帥爆了】全息投影不是夢!自己動手製作虛幻科技
    今天小Z要帶大家一起了解全息投影，並教大家如何自己動手製作虛幻科技，夠炫酷，帥爆了！了解生活中的全息技術 全息投影技術也稱虛擬成像技術是利用幹涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的記錄和再現的技術。實際上全息技術在我們的日常生活中已經被廣泛地使用了，在產品展覽、汽車服裝發布會、舞臺節目、互動、酒吧娛樂、場所互動投影等，都有全息投影的身影。
  • 【漲姿勢】全息影像技術的版權挑戰
    採用這種技術人們不需要戴上任何設備，即可全程看到畫面精美的3D影像。這種新技術就是在G20文藝晚會上大出風頭的全息投影。然而全息影像技術在展示強大吸引力的同時，也帶來了隱藏的版權隱患。下面，讓我們一起聊聊全息影像技術引發的版權話題吧！全息成像是利用光的幹涉和衍射原理，將物體發射的特定光波以幹涉條紋的形式記錄下來，然後再用衍射的方法使其再現，相成原物體逼真的立體像。