鄧麗君「復活」真相?–全息投影技術大解構

      早前日本一間電視臺將逝世22周年的一代天后鄧麗君重現觀衆眼前,其栩栩如生的逼真效果令人感到驚嘆,咁神奇嘅高科技又是如何做出來的呢?

 

      咁如幻似真嘅效果,好多人都認爲是應用了日新月異的電腦3D造型及全息影像投影技術!

 

      那麼,事實是#如何實現了呢?「香港投影 – Hong Kong Projector」作爲負責任、與時俱進的業界領先者,有必要爲大家求知解疑、满足各位的好奇和探知欲的。

 

 

      首先講下核心重點:全息投影

 

      全息投影技術(front-projected holographic display)也稱虛擬成像技術是利用干涉和衍射原理記錄並再現物體真實的三維圖像的技術。全息投影技術不僅可以產生立體的空中幻象,還可以使幻象與表演者產生互動,一起完成表演,產生令人震撼的演出效果。

 

 

《Star Wars》 系列中的全息投射技術已經令人心領神往。

 

      全息投影亦稱之爲全像術,簡單來講是使用光波干涉和繞射的現象,紀錄並還原立體的影像。

 

      1947 年,英國匈牙利裔物理學家丹尼斯·蓋伯發明了全息投影技術,他因此項工作獲得了 1971 年的諾貝爾物理學獎。這項技術從發明開始就一直應用於電子顯微技術中,在這個領域中被稱為電子全息投影技術,但一直到 1960 年激光的發明後,全息投影才取得了實質性的進展。現在,大家所熟知的微軟 Hololens 和 Magic Leap 所謂的神秘黑科技就是運用了這項技術。今天,我們來為大家深入剖析一下全息投影技術。

 

      全息投影是一種顯示技術,它需要媒介,而且得實時進行,並且可以與人交互。我們把它的媒介稱之為“全息介質”,它不能憑空產生,這就是為什麼目前這項技術很難普及的原因。全息投影將影像投射到全息介質上,從而在人們眼前呈現出了3D的效果。這項技術也被人們稱為虛擬成像技術,現在非常火熱的增強現實(AR)就運用到了這個技術。

全息投影技術本質就是實現三維圖像的記錄和再現。

 

      第一步:記錄,利用乾涉原理記錄物體光波信息。一般的三維圖只是在二維的平面上通過構圖及色彩明暗變化實現人眼的三維錯覺,而全息影像則包含了被記錄物體的尺寸、形狀、亮度和對比度等信息。觀眾可以通過多角度來觀看圖像在不同角度的形態變化,就像有個真實的物體在那裡一樣。當然,現在的技術已經不再局限於記錄真實的影像,還可以製作完全虛擬的三維數字影像。記錄的難題早在 1947 年就被攻克了。

 

      第二步:再現,利用衍射原理再現物體光波信息。主要歸功於全息膜技術的誕生,使三維圖像的再現成為了可能。依靠這薄薄的透明膜,無論是T形台上的流光溢彩,還是舞台上虛幻影像,都可以實現。隨著全息膜的技術進步,現在一些全息膜裡面有許多細細的線路絲。借助這些線路絲,人們通過手指觸摸就能與全息影像進行互動。這個技術在 2001 年才取得突破。

 

      為什麼說“直到 1960 年激光的發明後,全息投影才取得了實質性的進展”呢?因為真正的全息圖像是由激光全息照相技術——使用分光鏡形成多路激光,利用激光相干性好的特點形成衍射,所完成的一種特殊照相術。捕捉全息投影需要激光光源,而最常使用的是紅色的氦氖激光。

 

激光全息照相技術具體的原理

      有人說,全息投影技術(hologram)的原理和用環繞音效錄製交響樂十分類似──聲音一旦被錄下,就算請不到交響樂團來演奏,我們仍能一遍又一遍地重現音樂。

 

      而全息投影技術記錄的不是聲音,而是光被物體散射所形成的干擾圖形。如此我們便可事後重製散射光,製造出該物體實際存在的錯覺。先以分光鏡將光束分開,接著每道新的光束會循不同路線照射在全息投影記錄盤上。第一道光束──物體光束(object beam)會照射在物體本身,第二道則照射在記錄盤上,作為製作干擾圖形的參考依據。

 

      每道光束在抵達目標之前,都會通過一個鏡片。全息投影記錄器的鏡片有別於照相機鏡片,其目的不是要聚光,而是散光。物體光束照射在物體上時,光會反射與折射,部份光束會射往全息相片的方向。物體光束抵達全息相片後,會與參考光束(reference beam)發生碰撞,並形成乾擾圖形。光敏感化學物質所製造的微粒能忠實記錄干擾圖形,其原理就如同攝影技術。

 

      曝光的全息相片基本上比較像 CD,而不像攝影負片。儲存的資訊無法光靠肉眼閱讀,它看起來更像是一連串凹凸不平的波形線條。若想觀看全息影像圖,我們必須將光源照射在底片上。

 

      全息相片主要分為兩種,每種觀看的方式都不一樣。觀看穿透式全息相片時,我們要將單色光照透底片,藉此製造出單一顏色(通常為綠色)的浮動 3D 圖像。倘若是在鈔票上所看到的反射式全相片,其回彈的光線則可能是多彩的。

製造全息相片的過程跟傳統攝影一樣,要防止其他光線滲入,因此我們通常必須在暗房裡方能錄製全息相片。由於大部分全息投影激光為紅色,傳統暗房的紅光會破壞全相片,因此必須以綠光或藍綠光取代。

 

      全息相片對環境因子也比一般攝影敏感得多。由於要將大量資訊裝載在如此小的空間裡,激光只要出現細微的偏差,就可能會破壞全像。地板振動或身體動作所造成的空氣振動,甚至人的呼吸都可能干擾全像製作過程。

 

      全息相片雖然製作困難,但它所能儲存的容量卻非常不可思議。全息投影圖片完全是立體的,從每個角度都能觀看。影像可以縮放,而用某波長製造的全息投影也可以用另一波長來觀看,所製造出的全息投影與觀察光的波長等比例。因此理論上來說,我們只要用X光來製造全息像,然後在可見光下觀看,就能做出極度微小,小至分子規模般細緻的全息像。儘管理論如此,但此一概念尚未被具體實現。

 

 

《Iron Man》 影片中男主使用的AR 全息影像科技令人眩目:

 

      已展示實現的全息投影技術一共分為以下三種:

 

      空氣投影和交互技術:在美國麻省一位叫ChadDyne的29歲理工研究生發明了一種空氣投影和交互技術,這是顯示技術上的一個里程碑,它可以在氣流形成的牆上投影出具有交互功能的圖像。此技術來源海市蜃樓的原理,將圖像投射在水蒸氣液化形成的小水珠上,由於分子震動不均衡,可以形成層次和立體感很強的圖像。

 

      激光束投射實體的3D影像:這種技術是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時,混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質,並在空氣中形成一個短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現的。

 

      360度全息顯示屏:這種技術是將圖像投影在一種高速旋轉的鏡子上從而實現三維圖像。

 

 

 

運用全息投影幾個著名的例子:

 

全息投影演唱會:實現更多不可能

 

      韓國團體JYJ 服役中的成員金在中,也在日本舉辦了一場全息投影演唱會,雖然本人正在當兵而無法現身現場,一樣利用全息投影表演了17 首歌,加上安排的寒暄互動,讓觀眾就像見到本尊一樣。全息投影在演唱會的運用已經有相當多的結合,最知名的一場當屬流行樂天王麥可傑克遜在巡迴演唱會前夕過世,而後卻藉著Pulse Evolution 的人像全息投影技術,在全美告示牌頒獎典禮再度現身表演,引起現場觀眾一陣驚嘆。

 

 

 

      演唱會應用全息投影,除了代替因種種因素無法到場的真人,也能讓虛擬偶像更加逼真。日本知名虛擬偶像歌手初音未來,也曾利用德國 VisionOptics  的 3D SAX 投影技術,用不同角度的雷射光穿透夾在玻璃中的光柵膜片,讓玻璃對面的觀眾看到躍然空中的初音影像。

 

 

 

      包括阿里巴巴等巨頭有份領投、現估值達80億美元公司Magic Leap,當初的宣#傳片曾經令無數人感到神奇折服,雖然後來揭穿只是模擬效果,但好像無損其吸金魅力繼續得到融資,證明投資者還是對其技術充滿信心和期望。

 

 

 

 

      2013年,周傑#倫更是耗資1億台幣,運用來自好萊塢特效團隊的最新高科技「虛擬影像重建技術」邀請鄧麗君與他合唱,完成了與已故「歌后」鄧麗君合唱的願望。兩人一起表演《你怎麼說》、《紅塵客棧》和《千裡之外》。 而當鄧麗君在出現臺上,用她溫柔婉約的歌聲與周杰倫跨越時空對唱,其真實的程度讓現場觀眾嘖嘖稱奇,簡直不敢相信自己的眼睛!

 

 

 

      今次最新的引起大家關注的日本電視臺今次紀念鄧麗君逝世22周年製作播放的節目,其接近完美的真實感更是超越以往所有技術及效果:

 

 

 

      當這最新#仿真度接近完美無瑕,令鄧麗君 「復活」衆多人面前的節目出街後,引起社交媒體大量的轉發成爲近期熱論的話題,大家都爲其效果感到驚嘆,甚至睇到毛管戙,亦有人懷疑其真實性。

 

      咁到底現有科技是否能做到這樣像真、超越影像的效果呢?

 

      隨後好多媒體已紛紛爲大家拆解謎團了:

 

 

 

 

 

 

      由此可見,現今電腦3D造型仿真技術已經能達到以假亂真的程度,將故人的樣貌身形、神情舉止及動作細緻真實再現毫無難度,也就是從某種意義上可以將人復製或復活了!

 

 

 

 

 

 

 

      最新有媒體就索性直接向製作節目的日本電視臺 TBS 方面查詢,得來的結果卻有點令人失落,原來並非大家猜想的AR ,或者3D/5D全息投影,而是稱為「 Virtual Studio 」的技法,是考慮到鏡頭的位置和姿勢,來將影像合成到畫面上的技術。他們表示今次是以現時的錄影室作背景,將過去錄影下來的鄧麗君的影片合成上去。他們又補充,如果以近代的表達方式來說,在 VR 、 AR 和 MR 三種技術之中,可以說是接近 MR 的手法。

 

      詳細原文:https://goo.gl/tDlNfx

 

#睇完不禁大叫:「 鼎!真相原來係咁!」……現場觀衆真係好戲!

 

      如果真相是如此,那麼大家的猜想和觀感原來只是一場美麗的誤會,當今的AR/全息影像及投影技術雖然一日千里,但卻還沒能超越到如此境界。不過小編相信,假以時日,係有一天真正能實現出來的。

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