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全息显示，下一代显示技术？


全息显示，下一代显示技术？
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人们对显示的追求是不断提高的 。从黑白显示到彩色显示 ， 从模拟显示到数字显示 ， 从低分辨率到高分辨率 ， 从平面显示(2D)到立体显示(3D) ， 显示技术呈现的效果逐渐接近于人眼最适合的观看效果 。
人们不禁要问：下一代显示技术将会是什么?
“下一代显示技术将有可能是全息 。”中国工程院院士许祖彦对于下一代显示技术应用有着更长远的想象 。他认为 ， 人们对美好视觉效果的追求是推进显示技术发展的关键 ， 而自然真实、三维立体的视觉效果是人们最终的追求 。
一直未停下探索的脚步
全息显示利用光波的干涉和衍射 ， 将物体的三维画面悬浮在实景半空中 ， 人们可以看到真实或虚拟物体的幻像 ， 营造亦真亦幻的氛围 ， 具有强烈的纵深感和科技感 。因为记录和呈现物体全部的三维信息 ， 其呈现的影像更接近实物 。
目前 ， 国际著名大学和知名企业都在不断加大全息显示解决方案、关键材料、光学部件和视觉跟踪等方面的研发投入 ， 并已取得重要进步 。
基于Incopat专利数据库 ， 截至2018年12月20日 ， 共检索到全球范围内涉及全息显示技术的专利申请共1886项 。美国、中国、日本的专利申请比例分别以19%、17%、15%位列前三位 。在全球专利申请量排名前十位的申请人中 ， 德国的全息显示产品制造企业SEEREAL以213项专利遥遥领先 ， 而中国显示面板企业京东方则以74项排在第三位 。
对全息技术的探索 ， 中国一直未停下脚步 。除京东方外 ， 深天马、易尚展示、苏大维格、北京微美云息、大恒科技等企业 ， 以及清华大学、北京理工大学、北京邮电大学等高校 ， 对全息技术均有深入研究并取得一定成果 。
全息显示不等于3D显示
对于大多数人来说 ， 全息是一种神奇的技术 ， 是电影大片中一次又一次出现的高科技 。当越来越多的人呼唤全息技术走近我们的生活时 ， 各种十分吸睛的全息应用场景以及产品便应运而生 ， 例如演唱会上的真人和虚拟影像的互动、全息键盘、全息展示等 。但遗憾的是 ， 这些基本上都不是真正意义上的全息技术 。
全息显示，下一代显示技术？
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那些需要依靠各类介质(例如全息投影膜、水雾、透明玻璃、墙体等) ， 借助珮玻尔幻象或边缘消匿法(障眼法)来实现3D效果的 ， 并不是真正意义上的全息显示技术 。
“全息显示的实现 ， 本质上和现在的电影放映技术是一样的 ， 都是对‘光’的控制 。”西安华弘在线科技CEO刘旷在接受采访时介绍说 ， 两者都是先采集信息 ， 再复原信息 ， 只不过电影放映技术是采集并复原平面信息 ， 而全息显示是要采集并复原立体信息 。电影放映技术是用幕布作为介质来承载内容 ， 而目前全息显示的立体信息还没有一个成本低且稳定的介质 ， 可以承载这些立体信息 。
北京理工大学王涌天教授在接受《中国电子报》采访人员采访时表示 ， 我们希望达到的真正物理意义上的全息 ， 即同时恢复物体的振幅和相位 ， 所展现出的信息将涵盖物体的全部视觉信息 。所以全息显示是真三维显示 ， 使用者从不同角度观察时应该能够看到所呈现物体的不同侧面 。
技术仍处于基础研究阶段
“全息技术在应用上存在巨大的想象空间 ， 与目前所热议的其他新型显示相比 ， 远不在一个层面上 。”中国电子视像行业协会副秘书长董敏在接受《中国电子报》采访人员采访时表示 。全息显示更符合人眼的观看习惯 ， 避免人眼在立体观看时的辐辏与调焦的冲突 ， 可以使人们长时间感受“身临其境”带来的快感 。
“全息显示未来的应用场景将充满想象空间 ， 我们不应该对其设限 。”网易游戏全息竞技项目负责人杨忠雄向采访人员描述这样一个画面：未来 ， 每个人都将拥有一扇“任意门” ， 足不出户便可以在任何地方生活、工作 ， 看广阔的大海、雄伟的山峰 ， 甚至太空旅行 。游戏的方式也将变得奇幻无穷 ， 孩子能享受全球的教育资源 ， 医生可以实现远程医术导航、医学培训 ， 甚至与任何想见之人面对面交流 。不过 ， 全息空间从房间级别 ， 发展到街道级别 ， 再到城市级别 ， 最核心的不仅是全息技术的基础建设 ， 内容建设也尤为重要 。
“真正的全息技术目前还在基础研究阶段 ， 要实现亦真亦幻的场景 ， 并与现实完美叠加 ， 这是属于划时代的技术 ， 尚且需要在材料学和物理化学方面取得颠覆性的进步 。”董敏认为 。
多种技术赋能全息加速商用进程
可以流畅、实时地进行高动态显示并可以实现空中交互 ， 是人们对于全息显示未来的期待 。然而 ， 当前全息显示的技术发展还受到很多限制 ， 除介质不稳定外 ， 还存在数据量和计算量大、成本高等痛点 ， 全息显示距离商用还很遥远 。
随着数字式感光器件的发展 ， 科学家们意识到 ， 如同数码相机取代胶片相机一样 ， 可以将干板换成CCD或者CMOS 。即便没有参考光束 ， 也可以用计算机计算出复现的图像 。后来 ， 甚至抛开了干涉图的记录过程 ， 直接将光场分布使用计算机通过数学运算呈现出来 。这样做有一个巨大的好处 ， 就是可以实现任意物体的全息显示 ， 即便这个物体在现实中并不存在 。不过 ， 在此过程中产生的巨量数据对存储、传输、处理及计算等都提出了考验 。据王涌天教授预计 ， 真三维显示的数据量可能是视差型立体显示的103～106 。
“将全息显示和头戴显示结合 ， 我认为可能是真三维显示的第一种实现方案 。”王涌天教授介绍说 ， 因为真三维显示要照顾所有观看角度 ， 其渲染、消隐、光照都要正确 ， 计算量太大 。而如果是头戴显示 ， 只需要在使用者的入瞳位置做好三维渲染 ， 这样将大幅降低计算量和数据量 。
与此同时 ， 5G时代的到来也将对数据的处理起到重要助力作用 。赛迪顾问高级分析师刘暾在接受《中国电子报》采访人员采访时表示 ， 5G网络的千兆级超高带宽、毫秒级的低时延将帮助全息技术突破上述瓶颈 。
“虽然距离真正的全息显示技术还有一段距离 ， 但它的实现并非不可能 。一旦实现 ， 将突破声、光、电的局限 ， 具有更大的商业价值 。”东超科技副总经理朱永志在接受《中国电子报》采访人员采访时表示 ， 实现这个终极目标要从基础研发开始 。东超科技目前已实现了从0到1的突破 ， 但要实现如科幻片中一样的三维影像还需要一定时间 。
【全息显示，下一代显示技术？】未来 ， 随着全息技术走向成熟 ， 微纳加工技术和材料的升级 ， 以及其他技术(如5G、VR/AR、AI)的赋能 ， 被锁住的全息市场之门将加速开启 ， 全息显示将更加丰富地运用到生活各处 。

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