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MIKU感謝祭原理 ── 全息投影

作者:芬里│2012-03-19 20:11:25│巴幣:307│人氣:34008
這學期剛開學時選了一門選修課,要自己選題目分三次報告,本來不知道要做啥比較好,很巧的是,我剛好複習完去年的演唱會,於是就選定了全息投影這個題目,又有鑑於對這個技術有深入了解的人應該不多,於是決定發一份到小屋來分享,廢話到此,來進入正題吧。
首先,先來說一下介紹的內容:
包含:
全息投影是什麼
全息投影一般3D影像之比較
全息投影的原理
為什麼要研究全息投影
全息投影目前的應用
全息投影面臨到的困境

全息投影是什麼
全息投影其實就是將三維的圖像並再現,也就是說,大部分的全息投影是全息攝影的重建,要進行全息投影之前,必須要先經過全息攝影這個動作,其實全像攝影的技術早在1947年已經被研究出來,只是一直到了21世紀才研究出適合的屏幕,顯示全息投影對投影屏幕的要求是蠻高的,這代表著這項技術對屏幕有高依賴性。
目前來說,全息投影採用的光源是投影機,因為其光源亮度穩定,而且又具有將影像放大的效果,非常適合展示使用。
全息投影一般3D影像之比較

全息投影最大的特點就是不用其他器材輔助,而3D影像通常需要3D眼鏡才能夠顯示出立體的感覺,造價方面以目前來說全息是比較高的,光全像片跟投影膜的費用就不便宜了,也因為如此,3D影像技術現階段來說是較全息普及的,畢竟全息投影還是一個對顯示媒介(投影屏幕)依賴性高的技術,基於2、3兩點,造就現在市面上有3D電視卻沒有全息電視的情況;而這兩種技術雖然都能展現出立體影像,但應用的原理卻不太相同,全息投影是全息攝影的逆展現,但是3D影像是利用同時播放重疊的兩個影像,配合3D眼鏡模擬出3D效果,目前的應用範圍也不太一樣,全息技術多用於展示跟表演活動,而3D則被用於電視電影居多。
全息投影的原理
要說全息投影的原理之前,必須先了解全息攝影的原理:
簡單來說,全息攝影有別於一般攝影,它是利用光的干涉記錄下反射光的強度和相位的資訊,其過程就像圖中展示的一樣,讓一道光照射到物體之前,以分光鏡將光線分成兩部分,其中一部分的光線照著原來的路線行進,照射到物體上之後會產生散射光到全像底片上,同時,另一部分的光也經由鏡子反射直接照射到底片上(我們稱此光為參考光),此時,兩道光線會發生干涉,而產生看起來隨機的干涉圖樣,事實上,光的相位和變化的密度已經被底片記錄下來了,怎麼說呢?因為根據繞射理論,如果將物體上每一個點當作一個點光源,則所有點光源產生的散射光都會和參考光發生干涉,所以說我們所看到的這個干涉圖案是所有點光源和參考光所發生之干涉圖案的疊加,而這也是它和一般攝影最不同的地方,一般攝影紀錄的是影像,但是全息攝影紀錄的與其說是影像不如說是光的訊息。

而進入到全息投影的部分:
前面就提過了全息投影其實是全息攝影的逆展現,圖中從左側進入的光線採用的即是攝影時採用的參考光,當參考光接觸到底片之後,會和底片上每一個點光源產生的干涉圖樣(可視為繞射光柵)發生繞射,當這種繞射發生時就能重建所有的點光源,而當所有被重建的點光源疊加起來的時候,就等於重建了整個物體發出來的光源,此時,因為觀察者觀察到的光線和原始物體所散射的一致,所以觀察者依然可以看到物體的完整樣貌之虛像,最後再經過特殊的投影屏幕,就成為了我們所看到的全像投影。
為什麼要研究全息投影
說到為什麼,我想可以分成三個部分
全息投影將在生活中扮演不可或缺的地位:
試想一下,如果全息投影普及了,那當我們在網購時是不是能對商品的狀況有更詳細的了解,電視是不是有可能做成全息影像,視訊通話也將會更有實感,雖然面對的還是「影像」,但是我相信全息影像會比平面的影像來的有真實感許多。
全息投影可以產生龐大的經濟效益:
全息投影應用在展演方面有非常大的幫助,國外的時裝秀就採用過這種方式,使得原本無法在會場中呈現的景象,如:以火焰為背景,透過全息投影的方式呈現,而且模特兒還能和投影有所互動,增加可看性;同時,全息投影將使得歌手能在不同的地方同時召開演唱會,國外也開過先例,如此一來,歌手們就不必趕場,進而演唱會的品質也會提升。
全息投影對於珍貴文物的保存有極大的幫助:
如果博物館能採用全息投影來呈現珍貴文物,那麼真正的文物就能夠以更妥善的條件被好好的保存下來,而且全息底片有一個特性,那就是就算底片只剩下一小部分,依然可以完好無缺的再現原本的圖案,這對於博物館保存藏品的圖片無疑是一大福音。
      
此圖即為博物館常用的全息投影展示方式,從底部投射光線,在投影膜形成的柱體中形成影像。
全息投影目前的應用
全息投影目前應用的範圍廣泛,先來看幾張靜態展示的圖片:
再來來看動態的展演部分:
外國的時裝秀
真人樂隊站在MIKU身邊,MIKU看起來是不是就像真的存在一樣呢
2012的感謝祭,看起來又比上圖(2010)的MIKU更真實了

雖然應該有許多人看過了,還是讓大家回顧一下吧

全息投影面臨到的困境
平面的全息投影有什麼困境呢,讓我們來看這段影片
雖然說這是個簡陋的裝置,但是我們可以清楚的看出被限制的地方,首先是屏幕,在不是標準的全息投影屏幕情況下,立體的程度並不理想,而且視角有很大的限制。
這是去年6月日本的NICT發布的視頻
影片中應用的是一種彩色電子全息攝影技術,解決了視角範圍不夠大的問題,目前能達到130度,而且舞台上是沒有任何屏幕的,光源是從舞台底部由許多小的投影機同時發射,經由缽狀的玻璃處理後形成在舞台上的影像。
但是目前此技術依然不夠成熟,因為它可投射出的影像尺寸太小,所以要見到運用此技術躍上大舞台的MIKU可能還要再等等了。

感謝大家花時間觀看,最後就依慣例放張圖片作結吧。
引用網址:https://home.gamer.com.tw/TrackBack.php?sn=1558954
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留言共 29 篇留言

天音人言
所以某些地方效果還是有限

03-20 16:15

芬里
被限制的部分要等技術上有新的突破了03-21 00:04
艾斯特巴利斯
那也代表能更好,挺令人雀躍的阿!


03-20 20:30

芬里
是阿 期待MIKU能不透過屏幕上台那天[e12]03-21 00:05
七鍵
狠棒的報告[e12]

03-20 21:26

芬里
很高興您能喜歡[e1]03-21 00:05
過路a
全息投影算3D嗎@_@?~

03-20 22:29

芬里
目前MIKU的演唱會算2.5D
最後提到的新技術較貼近真正的3D03-21 00:07
里特
希望全息投影技術能夠越來越成熟^^

投影、開始…
Trace on…

03-20 22:56

芬里
UBW...[e17]03-21 00:08

簡單講就是(盡可能的)重現物體投射至你眼睛的光線訊號

比起本文的技術,現行3D電視那種算是比較取巧而近年可行(低成本)的方案
個人認為只能算是"有立體感"而不能說是真正的3D顯示技術
(除非鏡頭能跟你的眼球同步轉動,這大概比普及全像投影還要困難

03-20 23:09

芬里
以後說不定能有全息電視的出現[e1]03-21 00:20
樹雨杏憶
分光鏡的感覺好像半反射鏡(記得又稱魔術鏡)

03-21 02:12

芬里
應該是吧??((心虛03-21 20:13
野菜千切
影像太小 把器材放大不就好了嗎
反正初音那麼紅 應該很快就回本了

03-21 07:27

芬里
因為要考慮成像的清晰度阿03-21 20:14
ACHOU
請教一下
那裸視3D電視/螢幕?
是哪一種的3D成像啊?

03-21 10:27

芬里
老實說 我不是很確定
不過我看過幾台裸視3D的電視之後覺得效果還是不太好03-22 19:06
月o審判
如果我是教授 你直接過了

03-21 11:26

芬里
[e12]03-21 20:14
傑帝
看到標題很好奇的點進來看~
結果看到自己拍的影片~好害羞喔>////<

03-21 16:05

芬里
是喔[e17] 擅自用上了抱歉
如果不願意的話我就刪掉03-21 20:16
SYBASTA
全息投影是大陸用語,正確名稱是全像術

03-21 16:24

芬里
這個今天被教授糾正了 還被質疑是不是去大陸網站鈔的...[e20]
問題是我從一開始查演唱會原理就查到這個 真的沒抄阿[e13]03-21 20:18
SKTE_夜*
希望3D影像可以早點運用在演唱會上[e22]...((我記得沒錯的話3D影像示範影片好像PO了也有一段時間了[e17]

03-21 17:17

芬里
最後的影片是去年6月的,還有兩次報告
我可能會嘗試去找看看有沒有關於此技術的最新進度吧[e1]03-21 20:19
小祐子
請問~ 哪種科系會學這個東西呢??(我也想念相關科系~!

03-21 21:57

芬里
我是讀光電的 全像術的話光學應該會提到 要研究屏幕應該是材料?03-21 22:33
直樹
2.5D是因為130度的限制嗎?

03-21 23:20

芬里
2.5D指的是平面投影式的
130度是日本的新技術影片發布時的瓶頸 現在不清楚克服得如何了03-22 00:30
幻夢零
全息投影是大陸用語,目前網路上找到的有關初音演唱會的技術介紹,幾乎都是錯誤的全息投影技術,如果你只是照著大陸網站介紹的去分析來打這篇文章的話,可以跟你說很可惜的整個都會是錯的,這也是為什麼你找到的youtube的影片上面會標示著全席投影的miku因為懂的人少,自然東邊拿一點西邊搬一點網路一大抄,人多就變成對的了

03-21 23:29

芬里
好的,之後的研究會更加謹慎,謝謝指教[e1]03-22 00:25
不敗の神話
此技術如果能發展起來的話,
那以後看3D電影就不需要眼鏡了...
看3D電影對眼鏡族很不方便。

03-22 09:18

芬里
那一天遲早會來的
我本身也是眼鏡族 看目前的3D真的不太方便03-22 19:07
SYBASTA
我覺得你去把幾本OPTICAL的原文書翻一翻,全像術早自1947年就發現了,基本上你這邊我只看了第一段就知道是抄到的錯誤資料,應用面早就很廣了,但真正要用到娛樂用途的商業產品,還有一堆問題得克服,就算現在已經能用自然光反射式投出像初音這樣的產品(德國SAX 3D專利),但是他的這個投影幕的技術,光是畫面經過投影光呈平行線而疊加爆光的失真,就沒有解決的方法,詳細的東西去好好瞭解全像術真正的呈像原理你就會懂.

03-22 13:01

SYBASTA
打錯英文是OPTICS,抱歉,在後製界當特效師待久了,連本學的物理英文都有些忘了

03-22 13:05

SYBASTA
最後補上一些話,我不是來說教的,只是覺得大家都喜歡初音是好事~~,當然真的想對其技術層面去瞭解,那就去看看原文書會比較好,網路上資料很多是錯的,其實我常看到有人把全像術和現在的3D技術混在一起傻傻分不清,但是又有多少人是真的學過的,所以也就懶得說了,但你是光電本科,所以才留言提醒你,希望喜歡初音之後能瞭解這個技術的真正原理.

03-22 13:12

芬里
感謝指正 雖然說難免有點沮喪
但是我會努力去弄懂 之後的報告若有不懂的地方再請教您[e34]03-22 19:04
星空嵐
感謝祭的曲子好像都差不多
有些曲子出現好幾次了
2012跟之前札幌演唱會裡的舞步也好類似
明明每一年都有出那麼多曲子阿[e13]
鏡音的惡之系列雖然經典,但也應該換其他曲子了ˊˋ

說好的千本櫻呢!!

03-31 19:20

孤月
不好意思喔 我想請問一下
我在維基百科看到一段是說
2010的演唱會試半全息(半全像)的 也就算?是2.5D
我想問說 那全像和半全像的差別是在哪?

05-13 15:51


大大~~~在下我只是個區區的高中生
有專題報告,我正想用"全像術"來做主題
可不可以引用您的文章呢@@ (你寫的好完整哦)
我會註明出處的^_____<

09-25 23:54

芬里
可以喔,其實說完整也沒有很完整啦,建議可以多找一些資料[e1]09-26 00:11

[e22] 報告要我爆肝惹....
請問大大有甚麼建議可以給我嗎@@

09-26 22:59

亞絲娜
所以MIKU感謝祭是使用哪一種全息投影呢?(=゚ω゚)ノ還有那個...彩色電子全息技術方面可以給我更詳細的資料嗎〜?因為真的很有趣(激動〜(((o(*゚▽゚*)o)))

12-22 20:36

Chelry
你好 我是一位高中生 我希望能夠使用引用您文中的 資料 跟一些字句 我的報告主題是 投影機 希望能使用你的心血讓報告 驚豔一點

01-03 14:00

芬里
可以哦 不過有些資料可能有點過時了 畢竟這篇寫的時間有點久了01-03 15:36
oVo巴爾坦星人
不知道P主您是否手誤沒打好... 有小地方的敘述邏輯有問題...
[全息投影其實就是將三維的圖像將三維的圖像並再現]
"全息投影其實就是將三維的圖像 怎麼了? 並再現"...
("並" 是 AND的意思... 也就是 "而且" 或者 "也" 或者 "和")
將三維的圖像 做了甚麼事 之後並再現? 並 的前面必須要有完整的事件描述...
四角錐(四面體) 的投影我不知道P主事看哪裡說類似全息的... 我印象中那個跟全息是不一樣的東西... 甚至原理似乎也不同

05-25 15:10

oVo巴爾坦星人
或許P主會覺得我對文字敘述太在意...
我的成長背景受到比較近20年來的嚴格的語文教育...
我國中時的中文教材是20年前的 老師的教育方式也是20年前的...小五就要上作文補習班... 所以我對語意和文法比較敏感... 而且 語意是否能確實的表達 也很重要吧? 要能完整的傳達要表示的東西

05-25 15:16

月落
您好,我是一位高中生,目前在畢業製作的報告中需要用到相關的資料,請問可否引用您文章中的圖片及文字敘述 會附上資料來源[e16]

06-11 19:46

芬里
這篇資料有點太久囉,引用還是要再多查證喔06-11 21:25
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