人們對顯示的追求是不斷提高的。從黑白顯示到彩色顯示,從模擬顯示到數(shù)字顯示,從低分辨率到高分辨率,從平面顯示(2D)到立體顯示(3D),顯示技術(shù)呈現(xiàn)的效果逐漸接近于人眼最適合的觀看效果。

人們不禁要問:下一代顯示技術(shù)將會是什么?

“下一代顯示技術(shù)將有可能是全息?！敝袊こ淘涸菏吭S祖彥對于下一代顯示技術(shù)應用有著更長遠的想象。他認為,人們對美好視覺效果的追求是推進顯示技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵,而自然真實、三維立體的視覺效果是人們最終的追求。

一直未停下探索的腳步

全息顯示利用光波的干涉和衍射,將物體的三維畫面懸浮在實景半空中,人們可以看到真實或虛擬物體的幻像,營造亦真亦幻的氛圍,具有強烈的縱深感和科技感。因為記錄和呈現(xiàn)物體全部的三維信息,其呈現(xiàn)的影像更接近實物。

目前,國際著名大學和知名企業(yè)都在不斷加大全息顯示解決方案、關(guān)鍵材料、光學部件和視覺跟蹤等方面的研發(fā)投入,并已取得重要進步。

基于Incopat專利數(shù)據(jù)庫,截至2018年12月20日,共檢索到全球范圍內(nèi)涉及全息顯示技術(shù)的專利申請共1886項。美國、中國、日本的專利申請比例分別以19%、17%、15%位列前三位。在全球?qū)＠暾埩颗琶笆坏纳暾埲酥?德國的全息顯示產(chǎn)品制造企業(yè)SEEREAL以213項專利遙遙領(lǐng)先,而中國顯示面板企業(yè)京東方則以74項排在第三位。

對全息技術(shù)的探索,中國一直未停下腳步。除京東方外,深天馬、易尚展示、蘇大維格、北京微美云息、大恒科技等企業(yè),以及清華大學、北京理工大學、北京郵電大學等高校,對全息技術(shù)均有深入研究并取得一定成果。

全息顯示不等于3D顯示

對于大多數(shù)人來說,全息是一種神奇的技術(shù),是電影大片中一次又一次出現(xiàn)的高科技。當越來越多的人呼喚全息技術(shù)走近我們的生活時,各種十分吸睛的全息應用場景以及產(chǎn)品便應運而生,例如演唱會上的真人和虛擬影像的互動、全息鍵盤、全息展示等。但遺憾的是,這些基本上都不是真正意義上的全息技術(shù)。

那些需要依靠各類介質(zhì)(例如全息投影膜、水霧、透明玻璃、墻體等),借助珮玻爾幻象或邊緣消匿法(障眼法)來實現(xiàn)3D效果的,并不是真正意義上的全息顯示技術(shù)。

“全息顯示的實現(xiàn),本質(zhì)上和現(xiàn)在的電影放映技術(shù)是一樣的,都是對‘光’的控制?！蔽靼踩A弘在線科技CEO劉曠在接受采訪時介紹說,兩者都是先采集信息,再復原信息,只不過電影放映技術(shù)是采集并復原平面信息,而全息顯示是要采集并復原立體信息。電影放映技術(shù)是用幕布作為介質(zhì)來承載內(nèi)容,而目前全息顯示的立體信息還沒有一個成本低且穩(wěn)定的介質(zhì),可以承載這些立體信息。

北京理工大學王涌天教授在接受《中國電子報》記者采訪時表示,我們希望達到的真正物理意義上的全息,即同時恢復物體的振幅和相位,所展現(xiàn)出的信息將涵蓋物體的全部視覺信息。所以全息顯示是真三維顯示,使用者從不同角度觀察時應該能夠看到所呈現(xiàn)物體的不同側(cè)面。

技術(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段

“全息技術(shù)在應用上存在巨大的想象空間,與目前所熱議的其他新型顯示相比,遠不在一個層面上。”中國電子視像行業(yè)協(xié)會副秘書長董敏在接受《中國電子報》記者采訪時表示。全息顯示更符合人眼的觀看習慣,避免人眼在立體觀看時的輻輳與調(diào)焦的沖突,可以使人們長時間感受“身臨其境”帶來的快感。

“全息顯示未來的應用場景將充滿想象空間,我們不應該對其設限?！本W(wǎng)易游戲全息競技項目負責人楊忠雄向記者描述這樣一個畫面:未來,每個人都將擁有一扇“任意門”,足不出戶便可以在任何地方生活、工作,看廣闊的大海、雄偉的山峰,甚至太空旅行。游戲的方式也將變得奇幻無窮,孩子能享受全球的教育資源,醫(yī)生可以實現(xiàn)遠程醫(yī)術(shù)導航、醫(yī)學培訓,甚至與任何想見之人面對面交流。不過,全息空間從房間級別,發(fā)展到街道級別,再到城市級別,最核心的不僅是全息技術(shù)的基礎(chǔ)建設,內(nèi)容建設也尤為重要。

“真正的全息技術(shù)目前還在基礎(chǔ)研究階段,要實現(xiàn)亦真亦幻的場景,并與現(xiàn)實完美疊加,這是屬于劃時代的技術(shù),尚且需要在材料學和物理化學方面取得顛覆性的進步?！倍粽J為。

多種技術(shù)賦能全息加速商用進程

可以流暢、實時地進行高動態(tài)顯示并可以實現(xiàn)空中交互,是人們對于全息顯示未來的期待。然而,當前全息顯示的技術(shù)發(fā)展還受到很多限制,除介質(zhì)不穩(wěn)定外,還存在數(shù)據(jù)量和計算量大、成本高等痛點,全息顯示距離商用還很遙遠。

隨著數(shù)字式感光器件的發(fā)展,科學家們意識到,如同數(shù)碼相機取代膠片相機一樣,可以將干板換成CCD或者CMOS。即便沒有參考光束,也可以用計算機計算出復現(xiàn)的圖像。后來,甚至拋開了干涉圖的記錄過程,直接將光場分布使用計算機通過數(shù)學運算呈現(xiàn)出來。這樣做有一個巨大的好處,就是可以實現(xiàn)任意物體的全息顯示,即便這個物體在現(xiàn)實中并不存在。不過,在此過程中產(chǎn)生的巨量數(shù)據(jù)對存儲、傳輸、處理及計算等都提出了考驗。據(jù)王涌天教授預計,真三維顯示的數(shù)據(jù)量可能是視差型立體顯示的103～106。

“將全息顯示和頭戴顯示結(jié)合,我認為可能是真三維顯示的第一種實現(xiàn)方案。”王涌天教授介紹說,因為真三維顯示要照顧所有觀看角度,其渲染、消隱、光照都要正確,計算量太大。而如果是頭戴顯示,只需要在使用者的入瞳位置做好三維渲染,這樣將大幅降低計算量和數(shù)據(jù)量。

與此同時,5G時代的到來也將對數(shù)據(jù)的處理起到重要助力作用。賽迪顧問高級分析師劉暾在接受《中國電子報》記者采訪時表示,5G網(wǎng)絡的千兆級超高帶寬、毫秒級的低時延將幫助全息技術(shù)突破上述瓶頸。

“雖然距離真正的全息顯示技術(shù)還有一段距離,但它的實現(xiàn)并非不可能。一旦實現(xiàn),將突破聲、光、電的局限,具有更大的商業(yè)價值?！睎|超科技副總經(jīng)理朱永志在接受《中國電子報》記者采訪時表示,實現(xiàn)這個終極目標要從基礎(chǔ)研發(fā)開始。東超科技目前已實現(xiàn)了從0到1的突破,但要實現(xiàn)如科幻片中一樣的三維影像還需要一定時間。

未來,隨著全息技術(shù)走向成熟,微納加工技術(shù)和材料的升級,以及其他技術(shù)(如5G、VR/AR、AI)的賦能,被鎖住的全息市場之門將加速開啟,全息顯示將更加豐富地運用到生活各處。