辽宁春晚六小龄童3D美猴王全息技术详解 烧的全是钱

2016辽视春晚将高科技融入到了节目的创意当中，其中，六小龄童的表演方式尤为独特，通过3D全息影像技术，在舞台上展现花果山多彩壮观的奇景，有“美猴王”的招牌动作大耍金箍棒，更有高科技的3D全新影像技术重磅加身，使得“美猴王”现场腾云驾雾，而花果山、天宫等壮丽美景也得以再现舞台，画面震撼。

六小龄童辽宁春晚秀：

六小龄童的3D美猴王表演确实惊艳，那么这究竟是如何实现的呢？这背后就涉及3D全息影像技术了，现在微信公众号科通社综合知乎“全息技术问答”一文，进行了详尽的揭秘，以下是原文内容：

早在2014年公告牌音乐奖的颁奖仪式，就曾用这种技术“复活”了过世的天王迈克尔杰克逊。2015年的央视春晚，李宇春演唱《蜀绣》也用了类似技术。究竟这是项什么技术呢？

其实，这种3D全息投影技术不算特别新鲜，但也并非运用了真正的全息技术。立体动态全息还停留在实验室初级阶段，主要通过空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）实现，就是下图的小玩意儿。

上图中右侧亮的拇指盖大小的那一块相位型SLM售价十万人民币以上，要搭建一个稍微能看得过去的系统，例如生活大爆炸中某一集投射出个小地球啥的（其实现实做到的要小得多），没有百万美元是做不到的。

生活大爆炸中某一集投射出的小地球：

下图就是SLM阵列设备，绝对是烧钱啊！

不仅仅是成本，计算全息所需的计算量极大，立体比平面的计算量更大，学者们提出了很多算法，类似于切片法、查表法等等，但是无论如何要动态演示对目前的计算机都是个严峻考验（这里说的计算机是至少64核内存128G的工作站，家用计算机就不必考虑了）。

上图是一张二维全息图，举个例子：这幅图面积只有几毫米，所以用CCD放大了。是不是觉得有些失望？这能叫全息？但现实就是，这是货真价实如假包换的全息。增加点阵数量（就是多花些成本）可以提高清晰度，使用三基色组合可以实现彩色，这些都实现了，只不过效果比电影里的视频中的差太远太远了。

我们再来看下图这个例子。

能做到上图这个效果，已经使用了240亿个像素点……

其实裸眼3D动态显示技术不只全息一项，不少其他技术目前实现的效果已经可以商业应用（如舞台和展会），而且被有意无意地冠以“全息”之名罢了。但是从前景看，最诱人的还是全息技术。下面我们就来科普一下那些伪全息裸眼设备。

投影机（显示屏）+半透膜的形式

这类技术其实与大家平时看到的投影机+幕布放映方式没有本质区别，只不过幕布换成了半透明的薄膜。关键就是那层半透明的薄膜。一方面要保证部分光可以透过，幕布后面的物体可以看得见；另一方面要有一定的漫反射，能够将投影上去的图案让大家看得到。在环境光很暗的条件下，薄膜几乎看不见，投影出的图案就像悬在空中，很科幻。

此类装置多见于舞台和展览，最广为人知的便是初音未来演唱会。这项技术的典型变种就是今年央视春节晚会上李宇春的节目，使用的叫做“45°投影膜”，原理图如下：

地面上有一个屏幕，然后钢架上架设一个45°倾斜的半透半反膜，其实根据初中物理学到的光学知识，大家就会明白，把半透半反膜当做一个镜子，那么地面屏幕上显示的东西恰好会被反射到观众的眼睛里，看起来就像是立着的。在环境光很暗的情况下，效果还是很惊艳的。

下图就是舞台在布置反射膜时候的施工图：

投影机（显示屏）+高速转镜

上面第*类装置其实并没有实现真正的立体显示，本质上与我们看2D电影没有区别，实际上没有立体效果，而且*佳观看角度是有限的，并非360°全景。

在此原理基础上继续考虑，45°反射的装置改进一下，如果在各个角度都加一个类似的反射薄膜或者反射镜，而且各个角度反射的光，恰好是人眼在这个位置应该看到的物体的样子，不就实现360°立体显示了吗？

现实中的确实现了这样的装置，投影机（或者屏幕）计算好不同角度应该显示的物体的样子，然后在中央设置一个高速旋转的镜子，将光反射出去。这样无论人在哪个角度观察，由于视觉暂留作用，都会看到物体真实的样子，仿佛一个真实物体悬在半空中。

不过装置一定要加透明罩的，否则镜子甩出来可就麻烦了……这项技术效果上其实是目前最接近于科幻电影中“全息投影”的样子，但是不能用手摸。

视觉障壁（Parallax barrier）

另一项就是大家津津乐道的任天堂3DS采用的特殊屏幕。大家都有看3D电影的经验，每个人佩戴一副3D眼镜，电影院提供的是偏振式，家用的往往是红绿或者红蓝眼镜，其实原理上都是让左右眼视觉信号隔绝，分别看到不同的、有一定视差的影像，从而产生立体效果。

在屏幕前要通过裸眼方式实现左右眼视觉信号的隔绝，要使用到视觉障壁技术。其实就是在LCD屏幕前加上一层挡光的“栅栏”，设计宽度和位置恰好让左眼与右眼接收不同的光线，如下图所示：

这样一来，裸眼就实现了以前需要佩戴眼镜才能实现的3D效果。当然从上图可以看出，这项技术对眼球的位置要求很高。