【中玻網(wǎng)】Daniel Smalley一直以來(lái)的夢(mèng)想是打造科幻電影中的那種3D全息圖。但在《鋼鐵俠》中看到托尼·史塔克把手伸進(jìn)一種鬼影般的3D全身盔甲時(shí)，Smalley意識到他永遠都無(wú)法通過(guò)全息技術(shù)和面向高科技3D顯示器的當前標準來(lái)實(shí)現那一點(diǎn)。因為史塔克的手會(huì )遮擋住全息圖的光源?！斑@令我感到苦惱”，Smally如是說(shuō)道。這位美國楊百翰大學(xué)的物理學(xué)家從此開(kāi)始思考如何能夠繞開(kāi)這一點(diǎn)。

　　借助所謂的體三維顯示（volumetric display）技術(shù)，系統可以通過(guò)一個(gè)例子來(lái)創(chuàng )建上圖中的漂浮蝴蝶

　　Smalley的團隊采取了一種不同的方法，利用所謂的體三維顯示（volumetric display）技術(shù)來(lái)創(chuàng )建用戶(hù)能夠從任意角度感知的移動(dòng)3D圖像。部分物理學(xué)家表示，這種技術(shù)更接近于《星球大戰》電影中的萊婭公主3D投影。英國格拉斯哥大學(xué)的光學(xué)物理學(xué)家Miles Padgett說(shuō)道：“這能夠做到全息圖所不能做到的事情，亦即為你提供一種全視角的視圖，一種萊婭公主式的顯示圖像，因為這根本就不是全息圖?！?/p>

　　這種技術(shù)的原理就像是高度版本的Etch a Sketch應用：通過(guò)一組由近似不可見(jiàn)的激光束所呈現的作用力來(lái)捕獲名為纖維素的植物纖維的單個(gè)顆粒，并且不均勻地將其加熱。這樣，研究人員就可以推拉纖維素。第二組激光則把可見(jiàn)光（紅色，綠色和藍色）投影至粒子上，照亮在空間中移動(dòng)的粒子。人類(lèi)無(wú)法通過(guò)比每秒10次更快的速度來(lái)辨別圖像，所以如果粒子的移動(dòng)速度足夠快，它的軌跡就會(huì )如同一條實(shí)線(xiàn)，就像在黑暗中移動(dòng)的煙火一樣。如果圖像的變化速度夠快，它看起來(lái)就會(huì )像是在移動(dòng)。顯示圖像可以疊加在真實(shí)的對象上，這樣用戶(hù)就能在真實(shí)空間中環(huán)繞其走動(dòng)。

　　目前創(chuàng )建的圖像非常小，只能用毫米作為計量單位。而且在以一種創(chuàng )建移動(dòng)圖像幻覺(jué)所需的速度下，系統只能繪制出一條簡(jiǎn)單的線(xiàn)條。該團隊成功描繪出一種移動(dòng)螺旋式線(xiàn)條，以及靜態(tài)的蝴蝶輪廓

　　哈佛大學(xué)納米技術(shù)研究員William Wilson指出，技術(shù)仍然需要投入大量的研發(fā)努力，但這種簡(jiǎn)單的設計擁有非常巨大的改進(jìn)空間。

　　與現有的3D顯示技術(shù)相比，這種方法具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。全息技術(shù)主要是向包含衍射光柵的2D屏幕發(fā)送光線(xiàn)來(lái)創(chuàng )建3D圖像。光柵能夠操縱光線(xiàn)的路徑，干涉光線(xiàn)以產(chǎn)生包含高層度的圖像感知。先進(jìn)的全息圖可以實(shí)現全色和真實(shí)尺寸，但由于光必須始終是出現在2D表面，所以視角十分有限。另外，因為以高速改變衍射光柵十分困難，所以全息圖通常為靜態(tài)影像。

　　與之相比，體三維顯示技術(shù)能夠在3D空間中重建圖像。大多數現有的系統是把圖像投影至快速旋轉的2D屏幕上。更復雜的顯示器（包括為Smalley提供啟發(fā)的東京慶應義塾大學(xué)研究項目）則在3D空間中使用超熱等離子體球，但它們目前只能使用一種顏色。其他方法則通過(guò)增強現實(shí)硬件（如微軟HoloLens）來(lái)創(chuàng )建一個(gè)3D圖像出現在真實(shí)世界中3D錯覺(jué)，但它們都需要專(zhuān)項使用的頭顯，而且對計算要求非常高。

　　系統已經(jīng)可以通過(guò)比傳統電腦屏幕更高的分辨率來(lái)創(chuàng )建圖像（高達1600DPI）。但為了創(chuàng )建包含復雜運動(dòng)圖像和更大可視化的逼真影像，物理學(xué)家需要找到加速粒子運動(dòng)的方法，并且同時(shí)控制其中幾個(gè)粒子。

　　Smalley說(shuō)在如何解決這兩個(gè)問(wèn)題上他已經(jīng)有了眉目，他說(shuō)：“如果我們在接下來(lái)的四年中取得像過(guò)去這樣巨大的進(jìn)步，我相信我們將會(huì )成功實(shí)現合理體積的顯示圖像?！?/p>

　　亞利桑那大學(xué)光學(xué)物理學(xué)家Nasser Peyghambarian表示，該技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是難以擺脫投影的鬼影般透過(guò)質(zhì)量。這種現象的原因是眼睛會(huì )從圖像“正面”的粒子和“背面”的粒子接收光線(xiàn)。

　　由于用來(lái)控制粒子的力量太小，系統很容易失去平衡。這可能會(huì )妨礙軍事應用，比如模擬3D戰斗場(chǎng)景來(lái)訓練士兵，因為任何強風(fēng)都會(huì )影響軌道上的粒子。Smalley指出，為了繞開(kāi)這個(gè)問(wèn)題，系統可以散射只是暫時(shí)出現的粒子迷霧的光線(xiàn)。他說(shuō)：“你永遠不會(huì )在颶風(fēng)中使用，但用于戶(hù)外并不超出合理范圍?！?/p>