利用光學透鏡原理~ 浮空投影術 - 隨意窩

這種方式其實和一般的投影機投影沒什麼兩樣，只是螢幕改成具有微小散射特性的透明紗幕，因為其具有散射功能，投射在上面的影像會有部分光線被往四面八方散射，讓觀眾看到， ... 騰部落.投資理財騰部落.投資理財.字畫拍賣.洗面乳.化妝品.面膜.日誌相簿影音好友名片 201611072158利用光學透鏡原理~浮空投影術~上海浮空投影舞蹈3D效果?電腦&數位利用光學透鏡原理~浮空投影術~上海浮空投影舞蹈3D效果         浮空投影術~上海浮空投影舞蹈(非現場版) 3D投影 注意事項 1.投影物體的選用條件： *色彩分明 *具立體感、 *前後左右對稱為宜、 *矮胖為佳。

2.90o旋轉角度越精準，浮空影像品質越好。

3.為何選擇黑色為底？其他顏色是否可以？ 4.圖片若直接用製圖軟體製作會更精準、結果會更好。

5.若讓四個圖像變成動態圖案，且四張互成90o角面向所錄攝的動畫影片，以相同的速率旋轉，同時旋轉，就可顯示動態變化的3D浮空投影。

6.若浮空影像不夠清，可試試： 調暗室內環境的背景亮度，及調整螢幕上照片的亮度和對比度。

7.檢查看看金字塔透明膠片是否有嚴重磨損？ 8.若無法獲得好的改善，恐怕可能得重新製 作對比度和亮度變化大一些的圖片影像。

利用光學透鏡原理~浮空投影創造裸視3D效果 浮空投影技術係利用半穿透半反射鏡或光學透鏡，以及適當的環境光線控制，讓投影機放映的平面影像達到類似3D影像漂浮在空氣中的視覺效果。

由於該技術可創造令人震撼的觀賞體驗，因此近期許多大型展會、演唱會或舞台表演經常可見此類應用。

漂浮影像技術原理解析 3D顯示、浮空影像或全像術，很多人心中浮現的，都是期望影像可隨時隨地任意出現在自由空間中的特殊效果，例如走在路上也可以隨時與遠方朋友聊天，而對方影像就浮現在你的身前，在會議中會議桌上方空間就能浮現討論中的物品。

不過這顯然與光線只能直線行進的物理現象相違背。

浮空影像技術的原理，首先我們簡單說明一下為何光線直進現象使得圖4中的想像無法實現。

就用圖4手機上的機器人舉例說明，對機器人頭上一個點(圖中的X點)而言，手機所發出的是光線A，但在眼睛位置如果要看到它，所需要的是光線B。

顯然的，除非光線能夠在該點的位置來個大轉彎，否則光線B是無法存在的，也就是眼睛是看不到該點的。

現在市面上有許多號稱是全像或全息的3D影像顯示技術，先不論實現動態全像顯示所需的關鍵元件--次微米級畫素的大面積相位調制器，仍遠非目前技術所能製作，即使有這樣的元件，仍無法逃脫光線直進所賦予的基本物理限制。

目前仍有許多科學家正在研究如何於自由空間中顯示影像的技術，其中之一是利用汽幕，也就是在所要顯示影像的空間噴射蒸氣，當光線打在蒸氣上時，光線在小水滴中的折射和全反射作用可以產生往各個方向的光線，包括圖4中的光線B。

然而這種方法有兩個主要的問題，一是噴霧設備無法符合隨時隨地使用的條件，二是此法僅適用平面型的汽幕和2D的影像，這是因為如果使用3D汽幕，光線在到達後方之前，會先被前方的蒸氣散射，以致無法聚焦於後方產生該處的光點。

目前有FogScreen和Heliodisplay兩家公司有這類產品，且都是2D影像。

另一種不需要汽幕就可以在自由空間產生影像的方法，是使用高功率的紅外線雷射光進行掃描，紅外線雷射所聚焦的地方因為能量密度極高，會使空氣產生遊離現象並爆發出可見光點，藉由雷射快速掃描產生的光點組合成所要顯示的影像。

這種方法確實可以在自由空間呈現真正3D的影像，但是因為安全性的因素，實用性並不高。

除了這兩種方法之外，目前市面上常見的浮空影像技術，如文中所提到的例子，都沒有提供圖4中光線B的功能，因此更沒有「隨時隨地」、「自由空間」的特性，這些常躍上媒體版面的技術，通常是使用反射鏡、透鏡、半穿透螢幕等，再藉由適當的遮蔽和環境光線的控制，達到似乎有3D影像漂浮在空間中的感覺，但實際上影像通常是2D，且後面通常有龐大體積的物件存在，只是被巧妙地隱藏了。

這些常見的技術大略可以分成三大類，分別為紗幕式、虛像成像式、實像成像式。

以下分別說明這三種技術的原理。

紗幕式 這種方式其實和一般的投影機投影沒什麼兩樣，只是螢幕改成具有微小散射特性的透明紗幕，因為其具有散射功能，投射在上面的影像會有部分光線被往四面八方散射，讓觀眾看到，也因為紗幕的透明度很高，觀眾又可以透過紗幕看到後面的所有景物，所以感覺上好像影像就浮在半空中一樣，但因為投射在平面紗幕上，所以是2D影像。

這種方式必須防止觀眾發現紗幕的存在，故除了投影光線之外還須避免有其他光線打在紗幕上，較適用於室內的舞台表演，或夜間的戶外演唱會等。

對戶外使用而言，還必須注意風不可太大，否則如果紗幕較大時很容易看到影像隨風搖擺的現象。

虛像成像式 這種方式的成像原理基本上就和你照鏡子一樣，影像呈現在鏡子後面，但光線並沒有到達影像的位置，因此是虛像。

但為了看起來有浮在空中的效果，通常使用半穿透半反射的鏡子，讓人除了看到反射的虛像之外，也像紗幕式一樣可以同時看到後方的背景。

利用這種原理的產品常見的主要有兩種，一種是應用於舞台，僅用一片半穿透半反射鏡。

這種方法和紗幕比起來，好處是可以呈現虛實互動的特殊效果，因為其虛像所呈現的位置和真實人物很接近，甚至可以是重疊的。

通常舞台的空間至少有數米甚至一二十米，很難有這麼大片的玻璃鏡片，即使有，架設這麼大玻璃鏡片也是浩大且危險的工程，因此通常會使用半穿透半反射的薄膜來取代。

另一種是用來做可移動式的展示系統，通常會做成金字塔或倒金字塔形狀，所以需要四片或三片半穿透半反射鏡，如果系統小，影像來源可使用面板來顯示；如果系統較大，則通常採取像舞台應用的方式，使用投影機和螢幕來顯示。

觀眾從四個面(或三面)都可以看到展示的影像。

這一類的系統，因為是使用面板或投影機和螢幕作為影像來源，所以也只能呈現2D影像。

實像成像式 實像成像的好處是影像可以浮出成像元件的外面，不像前面介紹的虛像成像式，影像一定是在半穿透半反射鏡的後面，這個特性讓觀眾直接與影像互動成為可能，因而增加了展示方式的豐富性和趣味性。

要做實像成像，成像的光學元件就不能再用簡單的平面鏡片了，而必須使用弧面反射鏡，或光學透鏡，而且所使用的反射鏡或透鏡尺寸都必須夠大，否則可觀賞的角度將非常小，甚至有可能出現完全沒有角度可看到完整影像的問題。

利用實像成像原理的浮空影像展式系統的構造大致如圖6所示，其中左邊的圖是使用光學透鏡，右邊的圖則是使用弧面反射鏡。

使用弧面反射鏡的好處是光的路徑可以重疊，因此系統體積可以縮小，但亮度則必須做某些犧牲。

使用光學透鏡則體積較大但亮度較佳，不過大型光學透鏡的價格不斐且重量頗重，通常會以Fresnel透鏡取代，代價是影像品質會有所下降。

前面談到的，實像成像可以產生浮出成像元件外面的影像，讓觀眾​​可以直接碰觸影像和影像互動，增加了很多應用的可能性。

可惜的是它除了目前僅有動態2D影像之外，它的影像佔整個系統體積的比率相當低也是主要缺點，也就是要呈現一個小影像即需要龐大體積的系統。

真3D影像技術關卡有待突破 以上介紹的不管是舞台應用還是移動展示應用，雖然確實有影像漂浮的效果，但卻不是3D影像，只是漂浮的2D影像罷了，觀眾無法從不同角度看到不同影像視角，而且只要角度稍大就會看到影像變扁了。

那麼，現在是否有真正3D漂浮影像顯示的產品呢？在不違反「光線直進」的原則下還是有的，例如現在市面上可以買到一種由上下兩個凹面反射鏡組成的系統，上面的反射鏡中心鏤空一個圓孔，買的時候會附送一個小豬模型，把小豬放在下面反射鏡的底部，用大約45度的角度看時，上方反射鏡鏤空處會浮現小豬的影像，這也是實像成像的方式，而且是真正的3D影像，可惜是靜態的。

這種方式只要用一片小面板取代小豬，也可用來顯示動態影像，但影像就會變成僅是平平攤在鏤空開口處的2D影像了。

至於真正動態的3D浮空影像，目前也有相關技術在開發中，例如所謂的體積形3D顯示器(Volumetric3DDisplay)，如美國ActualitySystem公司開發出應用於3D醫療影像顯示的產品；它的主要構造包括一個快速旋轉的螢幕和一台快速投影機，兩者配合在1/30秒中快速投影出影像的200個不同角度切面，組合成立體影像。

體積形3D顯示器可以呈現360度視角的漂浮影像，但因為它需要快速旋轉的螢幕，難以避免會產生震動、噪音和不穩定影像，而影像的放大也因為受限於機械構件的慣性而有其極限。

此外，影像位於螢幕掃過的空間，觀眾不可能伸手碰觸影像直接和它互動，限制了其在多媒體、娛樂、廣告等消費性需求的應用機會。

全像技術理論上可以產生360度可碰觸的漂浮影像，但需要次微米級畫素的大面積相位調變元件，目前技術在微型面板可以達到3?4微米的畫素，在大型面板的畫素則至少仍有數十至數百微米等級，距離實現360度全像顯示仍有很長的路要走。

不過現在還有一種技術也可以實現位於可碰觸空間的360度漂浮影像，就是所謂光場顯示技術。

光場顯示技術其實歷史非常悠久，可追朔到西元1908年GabrielLippmann所提出的積分影像(IntegralPhotography)技術，其基本原理是利用光線的交會來產生物點，眾多物點在組成物體的影像。

目前有日本國家資通訊技術研究所(NICT)、美國南加大(USC)、以及日本HolyMine公司等使用不同的螢幕和技術，分別開發出360度漂浮影像光場顯示器的原型。

其中NICT使用的是靜止的錐狀螢幕，USC用傾斜45度的旋轉單向擴散螢幕，HolyMine則是使用平面旋轉單向擴散螢幕。

這些系統的詳細作法和原理較為複雜，限於篇幅不在這裡介紹。

這些系統目前都還有些缺點，例如NICT的系統影像較小且模糊，USC系統還是不能伸手碰觸影像，HolyMine和USC的系統都有震動、噪音的問題，不過可以看出來，要中短期內實現360度可碰觸的3D漂浮影像顯示系統，光場顯示技術應該是較可能的方式。

3D漂浮影像技術夯　娛樂互動效果再革新 這幾年常見於媒體的浮空投影技術，已經驗證了它對於觀眾的吸引力，可惜的是這些通常以舞台及光與影包裝的技術，其實只是呈現漂浮的平面影像，沒有真正3D影像可從不同角度看到人物不同面向的視覺效果。

除此之外，這些技術的影像通常還隱藏在玻璃屏幕之後，只可遠觀不可把玩，又或者影像太小、可觀賞角度太小等，限制了它的應用場域。

  3D漂浮影像技術，目前有兩大課題須要突破，一是要呈現近距離的真3D影像，二是突破大多數虛像漂浮影像只能看不能碰觸的缺點，如果可以做到這兩點，再結合手勢辨識技術創造互動效果，勢必可為消費者帶來全新的感受。

還有浮空投影技術的運用，目前在環境上仍有些限制，主題的周遭不能太亮，但又不能暗到看不清楚，常須不斷調整角度、光線，耗費時間也花大錢，這也是未來須要改善的技術問題。

  浮空投影之所以吸引人，就在於它能跳脫一般3D顯示器的框架限制，而且能搭配活動主軸製造效果，能在觀眾面前呈現令人意想不到的視覺震撼。

創造視覺震撼，得花大把鈔票，儘管如此，國內外的表演對科技的應用仍然趨之若鶩。

投影科技與娛樂之結合已成趨勢，未來這種技術在廣告，展覽、娛樂、會議，甚至教育和醫療上，預期將會有廣泛的應用。

 蔡朝旭/廖靜秋    QQ/Xuite日誌/回應(0)/引用(0)沒有上一則|日誌首頁|沒有下一則回應 starstar0011's新文章南老師領誦準提咒~修持儀軌簡要《太乙金華宗旨》《懺悔三昧》如何念？&儒家慧能王鳳儀~不怨人無人三輪車&輕量無人智慧車永嘉大師證道歌心經抉隱(一)心經抉隱(二)心經抉隱(三)本尊相應法金剛薩埵 全部展開|全部收合 加我為好友日誌相簿影音 starstar0011's新回應沒有新回應！ 全部展開|全部收合