美国杨百翰大学利用“激光+空中漂浮微粒子”创建3D全息图

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“如果我想展示一座山,并且我想让它看起来像真正的山峦那么大,我就得构建一座山那么大的体三维显示器”

映维网 2021年05月07日)美国杨百翰大学的研究人员正在开发无需专用头显或智能手机的3D全息动画。这种浮动的3D全息图主要利用激光和漂浮在空气中的微小粒子来创建数字图像,无需专用的全息头显即可进行查看。

具体的工作原理是:团队通过激光束捕捉空气中的一个小颗粒,然后再用所述激光束朝多个方向拖曳粒子。当粒子移动得足够快时,就可以创建出能从各个角度看到的彩色全息动画。

在下面这个视频中,电子工程教授丹·斯莫利(Dan Smalley)用微型版的企业号和克林贡战鸟号(出自“星际迷航”)演示了所述过程。你可以看到,斯莫利展示了一个AR战斗画面,包括使用上述过程制造的光子鱼雷、激光和爆炸。

在大约四分钟的视频中,斯莫利谈到了两艘星舰之间的战斗,他坚称:“你在这个场景中看到的一切都是真实的,没有电脑生成内容。这是发生在两艘星舰之间的真实激光移动。”

这个项目以杨百翰大学在2018年的早期项目作为基础:一种能够产生微小3D全息图的光阱显示器(Optical Trap Dispaly;OTD)的全息设备。斯莫利和团队用了三年时间来改进OTD技术,将真实动画纳入其中,不断朝高质量的全息体验进发,比如《星际迷航》中的全息甲板或《星球大战》中的全息通信。

如前所述,团队的自由浮动3D图像是围绕单个粒子构建,这意味着它们都是物理全息图。但因为它们是由一个单独的粒子构成,所以交互性十分有限。不过,你依然可以执行一定的操作,比如让一根微型全息木棍在手指上下弹跳。

自由浮动全息图像背后的部分技术需要一种在固定体积内投影图像的体三维显示器。因为图像是围绕着固定体积内的发光粒子构建,所以研究小组能够制作出微小的三维全息图。团队指出,可以利用所述系统制作更大的全息图,但过程要比听起来要复杂得多:“例如,如果我想展示一座山,并且我想让它看起来像真正的山峦那么大,我就得构建一座山那么大的体三维显示器。”

然而,团队可以利用一定的光学技巧来创造屋外月亮这样的幻觉。通过一种名为“运动视差”的技术,研究人员可以在用户移动时改变图像,使显示内容看起来比实际要大得多。

斯莫利解释道:“随着我们的图像变得越来越大,我们现在有能力创造超出我们绘图体积的体验,甚至可以创造出房间外或窗户外的环境。”

更多关于这个项目的信息可以访问BYU Electro-Holography Lab官网

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