陳 建，王藝涵，姜笑凡，程 歡

（1.信陽學(xué)院，河南 信陽 464000；2.河南樹墩子文化傳媒有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引 言

展示作為人們傳達(dá)信息的一種方式，具有促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化傳承、教育啟示的作用。如何更有效、更具吸引力地宣傳展示，一直是人們研究的重點(diǎn)，也是人類文明進(jìn)程發(fā)展的動力。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，展示的方式隨之發(fā)生一定的變革。以全息投影技術(shù)為基礎(chǔ)的展示方式以其仿真程度高、沉浸感強(qiáng)、展示成本低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被使用在一些重要的場合，來實(shí)現(xiàn)較好的展示效果。

1 全息投影技術(shù)簡介

1.1 全息投影技術(shù)的概念

全息投影技術(shù)是虛擬三維成像技術(shù)的一種表現(xiàn)形式[1]。區(qū)別于傳統(tǒng)投影僅能在二維平面上通過視覺透視規(guī)律來表現(xiàn)三維效果的方式，以全息投影技術(shù)為基礎(chǔ)的展示方式中，觀眾無需佩戴相關(guān)設(shè)備即可看到事物的立體形象，如果增加傳感設(shè)備，還可以達(dá)到交流互動的效果，能夠營造出較好的觀感體驗(yàn)和交互體驗(yàn)效果。

1.2 全息投影技術(shù)的發(fā)展歷程

根據(jù)發(fā)展的時間節(jié)點(diǎn)，全息投影技術(shù)大致可分為四個階段，分別為萌芽階段、探索階段、瓶頸階段以及發(fā)展階段。

（1）萌芽階段。1947年，英國物理學(xué)家丹尼斯·蓋博在研究顯微鏡的過程中，首先提出全息攝影術(shù)（Holography）的成像概念[2]。全息投影這一概念由此開始逐步出現(xiàn)在人們的視線當(dāng)中。

（2）探索階段。1960年，激光器的發(fā)明，解決了全息投影過程中相干性受限的問題。全息投影技術(shù)在這一時期得到一定發(fā)展。1962年，蘇聯(lián)科學(xué)家尤里·丹尼蘇克拍攝了第一張實(shí)際記錄了三維物體的光學(xué)全息投影照片[2]。美國密歇根大學(xué)雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室的工作人員利思和烏帕特尼克斯在基本全息術(shù)的基礎(chǔ)上，將通信行業(yè)中的“側(cè)視雷達(dá)”理論應(yīng)用在全息術(shù)上，發(fā)明了離軸全息技術(shù)[3]，使全息投影的成像效果得以顯著提高。本頓于1969年發(fā)明了彩虹全息術(shù)，降低了全息投影對于光源的要求。

（3）瓶頸階段。在二十世紀(jì)七八十年代，全息投影技術(shù)成為當(dāng)時科學(xué)家們比較熱衷的領(lǐng)域。許多人紛紛投入到全息投影技術(shù)領(lǐng)域的研究中。這一時期，全息影像技術(shù)主要處于技術(shù)的發(fā)展與沉淀階段。因此，在這一時期，關(guān)于全息影像技術(shù)的突破較少。

（4）發(fā)展階段。進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著信息技術(shù)和材料技術(shù)的快速發(fā)展，全息影像技術(shù)的表現(xiàn)形式出現(xiàn)了多樣化。2001年，全息膜技術(shù)被研究出來；2006年，360度幻影成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用；2008年，3D全息顯示屏被研發(fā)出來；2014年，三維全息投影芯片被成功研發(fā)；2017年，全息風(fēng)扇屏被研發(fā)并投入使用。

2 全息投影技術(shù)的分類及原理

從廣義角度來說，全息投影屬于全息影像的一種，但在具體成像原理上，二者卻有一定區(qū)別。真正意義上的全息影像技術(shù)是利用光的干涉與衍射原理，記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的一種技術(shù)[4]，但該技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，目前僅在影視作品中出現(xiàn)。廣大研究人員一直未放棄對全息技術(shù)的研究。在研究人員的努力下，全息技術(shù)在全息投影方面取得了一定的突破，呈現(xiàn)方式也逐漸變得多樣。匯總其呈現(xiàn)方式，大致可歸納為投影反射原理成像和視錯覺原理成像兩種。

2.1 投影反射原理成像

2.1.1 金字塔全息投影

金字塔全息投影成像主要是利用光的反射原理，將光信號反射到錐體中的棱鏡上。光信號匯集到一起后，形成具有真實(shí)物體影像的空間形態(tài)，如圖1所示。

圖1 金字塔全息投影

2.1.2 全息膜投影

在成像原理上，全息膜投影的成像方式與全息金字塔成像原理相似，都是將投影或LED畫面映射在全息膜上，通過反射的方式呈現(xiàn)出全息影像。與全息金字塔可以四面觀看不同，全息膜投影只能從正面觀看才能獲得最好的視覺體驗(yàn)。如圖2所示。

圖2 全息膜投影

2.1.3 水幕投影

水幕投影方式主要是通過設(shè)備制造大量水霧，以騰起的水霧作為信息展現(xiàn)的載體，通過投影設(shè)備在水幕上投射影像，即可形成三維立體的影像效果。由于其需要水霧作為載體的投影方式，受場地和環(huán)境影響較大，目前主要應(yīng)用于一些室外大型場地。

2.2 視錯覺原理成像

視錯覺原理成像的主要應(yīng)用是全息風(fēng)扇。主要利用了人眼的視覺暫留效應(yīng)，通過LED風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)形成的視覺殘留，形成連續(xù)完整的畫面，“欺騙”人類的大腦，讓人們所見的物體形成立體的3D觀感。

3 全息投影技術(shù)在展示設(shè)計中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)方式的展示相比，以全息投影技術(shù)為基礎(chǔ)的展示方式具有仿真程度高、沉浸感強(qiáng)、展示成本低等優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿足現(xiàn)代商業(yè)、文化、娛樂等的展示所需。對全息投影技術(shù)在展示設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行研究[5]，對于推動展示技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)商業(yè)、文化、娛樂等的發(fā)展具有重要意義。

3.1 在文博展示中的應(yīng)用

在文博展示中，利用全息投影的展示方式，首先可以通過虛擬仿真的方式再現(xiàn)文物的樣式，以及修復(fù)文物等，能在一定程度上降低展示成本，減少文物在安保、運(yùn)輸?shù)冗^程中的風(fēng)險。例如，在2012年上海世博會白俄羅斯的展館中，為防止文物在運(yùn)輸、展覽中的損壞，技術(shù)人員就采用了全息投影的展示方式，不僅降低了文物運(yùn)輸展示過程中的風(fēng)險，而且拉近了受眾與異國珍寶之間的距離。其次，新穎的展示方式能夠吸引受眾的關(guān)注，融入互動效果的展示方式能夠打破以往文物展示過程中展柜、圍欄等的限制，增加受眾的體驗(yàn)感，提高產(chǎn)品展示的效果。

3.2 在舞臺藝術(shù)中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，融合全息投影、運(yùn)動捕捉等技術(shù)的新型舞臺表現(xiàn)形式在近些年備受青睞。在舞臺藝術(shù)中融入全息投影等技術(shù)，首先能夠?qū)F(xiàn)實(shí)中難以表現(xiàn)的場景表現(xiàn)出來，虛實(shí)結(jié)合的舞臺效果，更能給觀者帶來震撼的觀感體驗(yàn)；其次，虛擬仿真的場景可以節(jié)約一定的舞臺道具，能夠達(dá)到節(jié)約成本的效果；最后，這種形式能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)舞臺在場景轉(zhuǎn)換過程中人員需求量大、速度慢、具有潛在的危險性以及故障風(fēng)險等問題，能在一定程度上提高受眾的觀感體驗(yàn)。

3.3 在商業(yè)展示中的應(yīng)用

借助虛擬仿真的優(yōu)點(diǎn)，全息投影展示技術(shù)在商業(yè)廣告展示中能夠?qū)⒄谘邪l(fā)、還未上市或者體量大、不方便直接展示的商品進(jìn)行虛擬展示，如機(jī)械剖面、產(chǎn)品細(xì)節(jié)等。全息投影360°的展示方式能夠方便受眾詳細(xì)了解產(chǎn)品的性能，觀察產(chǎn)品細(xì)節(jié)，與產(chǎn)品互動，不僅能滿足受眾對產(chǎn)品信息的獲取，而且能降低商家展示產(chǎn)品的成本。

2022年5月，廣汽豐田新雷凌的發(fā)布會采用了全息投影的展示方式。全新的展示方式不僅給受眾帶來極大的震撼，而且其裸眼3D、虛擬交互的展示效果還將以往產(chǎn)品展示過程中難以展示的車輛結(jié)構(gòu)、零件剖面等細(xì)節(jié)詳盡展示，達(dá)到了良好的展示效果。

3.4 在教育中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教學(xué)設(shè)備等因素會造成部分學(xué)生難以觀察、理解教師所講授的知識點(diǎn)。隨著全息影像技術(shù)的完善，虛擬仿真投影的方式在教學(xué)中的應(yīng)用，可以突破傳統(tǒng)課堂空間的限制，能將大量教育資源進(jìn)行虛擬展示，更符合現(xiàn)在疫情影響下的課堂教學(xué)所需，而且，融入全息投影的教學(xué)方式還能給學(xué)生帶來更多的參與感，例如，可以把書本上二維的圖片信息轉(zhuǎn)化為三維的模型或視頻動畫信息，通過視聽以及交互的方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生對于知識的掌握與理解。

4 結(jié) 語

全息投影技術(shù)作為當(dāng)下先進(jìn)的展示技術(shù)，在商業(yè)發(fā)展、文化傳播、科技進(jìn)步等方面起到了重要作用。在未來的發(fā)展中，全息投影理論的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步都將促進(jìn)展示技術(shù)向人性化、科技化、低成本化、互動性、沉浸體驗(yàn)方向發(fā)展。展示設(shè)計相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該深入研究全息投影技術(shù)，為推動展示設(shè)計的理念和思維進(jìn)步而努力，從而真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)相統(tǒng)一。