遼寧春晚六小齡童3D美猴王全息技術(shù)詳解 燒的全是錢
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:追憶 2016-02-19 09:51:17 加入收藏 咨詢

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2016遼視春晚將高科技融入到了節(jié)目的創(chuàng)意當(dāng)中,其中,六小齡童的表演方式尤為獨(dú)特,通過3D全息影像技術(shù),在舞臺上展現(xiàn)花果山多彩壯觀的奇景,有“美猴王”的招牌動作大耍金箍棒,更有高科技的3D全新影像技術(shù)重磅加身,使得“美猴王”現(xiàn)場騰云駕霧,而花果山、天宮等壯麗美景也得以再現(xiàn)舞臺,畫面震撼。
六小齡童遼寧春晚秀:
六小齡童的3D美猴王表演確實(shí)驚艷,那么這究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢?這背后就涉及3D全息影像技術(shù)了,現(xiàn)在微信公眾號科通社綜合知乎“全息技術(shù)問答”一文,進(jìn)行了詳盡的揭秘,以下是原文內(nèi)容:
早在2014年公告牌音樂獎的頒獎儀式,就曾用這種技術(shù)“復(fù)活”了過世的天王邁克爾杰克遜。2015年的央視春晚,李宇春演唱《蜀繡》也用了類似技術(shù)。究竟這是項(xiàng)什么技術(shù)呢?
其實(shí),這種3D全息投影技術(shù)不算特別新鮮,但也并非運(yùn)用了真正的全息技術(shù)。立體動態(tài)全息還停留在實(shí)驗(yàn)室初級階段,主要通過空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator, SLM)實(shí)現(xiàn),就是下圖的小玩意兒。
上圖中右側(cè)亮的拇指蓋大小的那一塊相位型SLM售價(jià)十萬人民幣以上,要搭建一個(gè)稍微能看得過去的系統(tǒng),例如生活大爆炸中某一集投射出個(gè)小地球啥的(其實(shí)現(xiàn)實(shí)做到的要小得多),沒有百萬美元是做不到的。
生活大爆炸中某一集投射出的小地球:
下圖就是SLM陣列設(shè)備,絕對是燒錢啊!
不僅僅是成本,計(jì)算全息所需的計(jì)算量極大,立體比平面的計(jì)算量更大,學(xué)者們提出了很多算法,類似于切片法、查表法等等,但是無論如何要動態(tài)演示對目前的計(jì)算機(jī)都是個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)(這里說的計(jì)算機(jī)是至少64核內(nèi)存128G的工作站,家用計(jì)算機(jī)就不必考慮了)。
上圖是一張二維全息圖,舉個(gè)例子:這幅圖面積只有幾毫米,所以用CCD放大了。是不是覺得有些失望?這能叫全息?但現(xiàn)實(shí)就是,這是貨真價(jià)實(shí)如假包換的全息。增加點(diǎn)陣數(shù)量(就是多花些成本)可以提高清晰度,使用三基色組合可以實(shí)現(xiàn)彩色,這些都實(shí)現(xiàn)了,只不過效果比電影里的視頻中的差太遠(yuǎn)太遠(yuǎn)了。
我們再來看下圖這個(gè)例子。
能做到上圖這個(gè)效果,已經(jīng)使用了240億個(gè)像素點(diǎn)……
其實(shí)裸眼3D動態(tài)顯示技術(shù)不只全息一項(xiàng),不少其他技術(shù)目前實(shí)現(xiàn)的效果已經(jīng)可以商業(yè)應(yīng)用(如舞臺和展會),而且被有意無意地冠以“全息”之名罷了。但是從前景看,最誘人的還是全息技術(shù)。下面我們就來科普一下那些偽全息裸眼設(shè)備。
這類技術(shù)其實(shí)與大家平時(shí)看到的投影機(jī)+幕布放映方式?jīng)]有本質(zhì)區(qū)別,只不過幕布換成了半透明的薄膜。關(guān)鍵就是那層半透明的薄膜。一方面要保證部分光可以透過,幕布后面的物體可以看得見;另一方面要有一定的漫反射,能夠?qū)⑼队吧先サ膱D案讓大家看得到。在環(huán)境光很暗的條件下,薄膜幾乎看不見,投影出的圖案就像懸在空中,很科幻。
此類裝置多見于舞臺和展覽,最廣為人知的便是初音未來演唱會。這項(xiàng)技術(shù)的典型變種就是今年央視春節(jié)晚會上李宇春的節(jié)目,使用的叫做“45°投影膜”,原理圖如下:
地面上有一個(gè)屏幕,然后鋼架上架設(shè)一個(gè)45°傾斜的半透半反膜,其實(shí)根據(jù)初中物理學(xué)到的光學(xué)知識,大家就會明白,把半透半反膜當(dāng)做一個(gè)鏡子,那么地面屏幕上顯示的東西恰好會被反射到觀眾的眼睛里,看起來就像是立著的。在環(huán)境光很暗的情況下,效果還是很驚艷的。
下圖就是舞臺在布置反射膜時(shí)候的施工圖:
投影機(jī)(顯示屏)+高速轉(zhuǎn)鏡
上面第一類裝置其實(shí)并沒有實(shí)現(xiàn)真正的立體顯示,本質(zhì)上與我們看2D電影沒有區(qū)別,實(shí)際上沒有立體效果,而且最佳觀看角度是有限的,并非360°全景。
在此原理基礎(chǔ)上繼續(xù)考慮,45°反射的裝置改進(jìn)一下,如果在各個(gè)角度都加一個(gè)類似的反射薄膜或者反射鏡,而且各個(gè)角度反射的光,恰好是人眼在這個(gè)位置應(yīng)該看到的物體的樣子,不就實(shí)現(xiàn)360°立體顯示了嗎?
現(xiàn)實(shí)中的確實(shí)現(xiàn)了這樣的裝置,投影機(jī)(或者屏幕)計(jì)算好不同角度應(yīng)該顯示的物體的樣子,然后在中央設(shè)置一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的鏡子,將光反射出去。這樣無論人在哪個(gè)角度觀察,由于視覺暫留作用,都會看到物體真實(shí)的樣子,仿佛一個(gè)真實(shí)物體懸在半空中。
不過裝置一定要加透明罩的,否則鏡子甩出來可就麻煩了……這項(xiàng)技術(shù)效果上其實(shí)是目前最接近于科幻電影中“全息投影”的樣子,但是不能用手摸。
視覺障壁(Parallax barrier)
另一項(xiàng)就是大家津津樂道的任天堂3DS采用的特殊屏幕。大家都有看3D電影的經(jīng)驗(yàn),每個(gè)人佩戴一副3D眼鏡,電影院提供的是偏振式,家用的往往是紅綠或者紅藍(lán)眼鏡,其實(shí)原理上都是讓左右眼視覺信號隔絕,分別看到不同的、有一定視差的影像,從而產(chǎn)生立體效果。
在屏幕前要通過裸眼方式實(shí)現(xiàn)左右眼視覺信號的隔絕,要使用到視覺障壁技術(shù)。其實(shí)就是在LCD屏幕前加上一層擋光的“柵欄”,設(shè)計(jì)寬度和位置恰好讓左眼與右眼接收不同的光線,如下圖所示:
這樣一來,裸眼就實(shí)現(xiàn)了以前需要佩戴眼鏡才能實(shí)現(xiàn)的3D效果。當(dāng)然從上圖可以看出,這項(xiàng)技術(shù)對眼球的位置要求很高。
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