全息投影技術(shù)在展示設(shè)計中的應(yīng)用研究

■夏溢涵王芳君張乘風(fēng)

(1.2.3.南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，江蘇南京 210037)

全息投影技術(shù)在展示設(shè)計中的應(yīng)用研究

■夏溢涵1王芳君2張乘風(fēng)3

(1.2.3.南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，江蘇南京 210037)

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展往往最先通過展示的方式向大眾進(jìn)行傳達(dá)，作為一門涉及范圍廣、應(yīng)用面大的綜合性學(xué)科，展示設(shè)計的發(fā)展與技術(shù)的發(fā)展步伐應(yīng)該保持一致。在如今信息爆炸的時代，越來越多的人參與到展示設(shè)計活動中，傳統(tǒng)的靜物陳列、圖文闡述的展示方式已經(jīng)無法滿足展示的復(fù)雜需求，新興的多媒體投影技術(shù)被廣泛應(yīng)用于展示設(shè)計，推動著展示設(shè)計向虛擬化、場景化、情節(jié)化的方向發(fā)展，信息的獲取變得更為主動，觀眾可以在數(shù)字化手段提供的技術(shù)支持中，與可操縱的展示環(huán)境產(chǎn)生互動，真正地融入環(huán)境。

1 全息投影技術(shù)概述

1.1 基本原理

全息投影技術(shù)也稱虛擬成像技術(shù)，是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實三維圖像的技術(shù)。它的本質(zhì)其實是全息攝影技術(shù)的逆向展示，這是一種記錄被攝物體反射或透射光波的振幅和相位等全部信息的新型攝影技術(shù)。一般人眼直接看全息攝影拍攝的感光底片只能看到指紋一樣的干涉條紋，但在激光的照射下，便能透過底片看到被拍攝物體的三維立體圖像，所以觀眾不需要借助3D眼鏡等輔助器材也可以從任意角度觀看懸浮于實景中的虛擬立體影像。

1.2 技術(shù)分類

全息投影技術(shù)這一概念最早于1948年由英國匈牙利裔物理學(xué)家丹尼斯 蓋伯提出，1960年后，激光的出現(xiàn)使全息技術(shù)進(jìn)入嶄新階段。隨著研發(fā)的不斷深入，相繼出現(xiàn)了透射式全息、反射式全息、像面式全息、彩虹式全息、合成式全息、模壓式全息、數(shù)字全息等技術(shù)，經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究與發(fā)展，全息技術(shù)逐漸成熟，并成功應(yīng)用于科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、工程、視覺藝術(shù)等領(lǐng)域中。目前，全息投影技術(shù)可分為以下幾類：

（1）空氣投影技術(shù)

也稱霧屏成像。該技術(shù)的原理是通過鐳射光借助空氣中的微粒，在空氣中成像，使用霧化設(shè)備產(chǎn)生人工噴霧墻，利用這層水霧墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的投影屏，結(jié)合空氣動力學(xué)制造出能產(chǎn)生平面霧氣的屏幕，再將投影儀投射至水霧墻上形成全息圖像。雖然是二維的平面圖像，但由于分子的不均衡運動，所呈現(xiàn)出的圖像具有很強(qiáng)的層次感和立體感，并且觀眾可以在屏幕影像中隨意穿梭，達(dá)到虛實并存的視覺效果。此外，通過紅外攝像頭捕捉手部動作還可以實現(xiàn)對圖像的動作控制。

（2）激光束投影技術(shù)

該技術(shù)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(zhì)，并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(jìn)行小型爆破來實現(xiàn)的。

（3）360度全息投影技術(shù)

該技術(shù)是將圖像投影于高度旋轉(zhuǎn)的鏡子上實現(xiàn)三維圖像的呈現(xiàn)，但具有一定的危險性。

（4）180度全息投影技術(shù)

在螺旋線軌跡改進(jìn)方面，周林等[43]針對阿基米德螺旋線軌跡加工工件中心區(qū)域時工件轉(zhuǎn)速過快的缺點，提出了等面積增長螺旋線加工軌跡。實驗結(jié)果表明，使用該方法可以有效改善阿基米德螺旋線軌跡加工中心區(qū)域容易產(chǎn)生過加工的問題。在加工過程中使用等面積增長螺旋線軌跡，可以使加工轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)定并降低加工中心區(qū)域的轉(zhuǎn)速，因此對機(jī)床的運動性能的要求也相對較低，從而降低光學(xué)元件的生產(chǎn)成本[44]。

該技術(shù)是在特殊材質(zhì)的平面上進(jìn)行投影，以表現(xiàn)細(xì)節(jié)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)豐富的物品。180度全息成像的方式有兩種，其一是直接用投影機(jī)將光源投射在貼有高品質(zhì)投影貼膜的透明玻璃上，產(chǎn)生虛擬影像；其二是通過投影機(jī)、LED屏折射光源至45度成像于全息投影膜上。這種投影技術(shù)也結(jié)合了觸摸技術(shù)，實現(xiàn)觀眾與影像的互動。

2 全息投影的特點

2.1 互動性

傳統(tǒng)的展示設(shè)計往往局限于空間的營造和展示的內(nèi)容而忽視了展示的根本目的，即信息的傳達(dá)與獲取。如今，展示設(shè)計在全息投影技術(shù)的支持下逐漸將傳統(tǒng)的靜態(tài)物品展示變成了動態(tài)的、非物質(zhì)的、以觀眾為主的互動性展示，從根本上改變單向傳播信息的模式，充分體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念，強(qiáng)調(diào)人在展示環(huán)境中的主體地位及主動性。在觸摸屏、紅外線肢體動作捕捉、聲音控制等技術(shù)的支持下，觀眾與虛擬影像實現(xiàn)互動，這一過程可以充分調(diào)動觀眾的熱情與積極性，展示信息也因此達(dá)到了高效、清晰、準(zhǔn)確的傳達(dá)與獲取。

2.2 沉浸性

全息投影旨在營造亦真亦幻的現(xiàn)場效果，將觀眾帶入一個特定的情境中。全息投影呈現(xiàn)出的影像色彩逼真，空間感、透視感強(qiáng)烈，再結(jié)合音頻、燈光、煙霧等綜合元素，觀眾會不自覺沉浸于虛擬的情境中，分不清虛擬與現(xiàn)實世界。

2.3 故事性

故事性是展示設(shè)計不可或缺的一個重要因素，單純完成展示空間的創(chuàng)作并不能使得空間具備氛圍感與故事性，就好比一場舞臺劇，如果單單只是布置好舞臺而沒有故事腳本及演員，那么舞臺就僅僅是個容器了。全息投影技術(shù)可以制作出各種生動、逼真的場景，為故事的表現(xiàn)、講述與觀眾的參與提供腳本，時間、空間、人物、事件就有序結(jié)合構(gòu)成完整的展示場景。

2.4 即時性

全息投影是在特定時間和地點開放的現(xiàn)場藝術(shù)，首先必須依賴于有效的時空場所，其次，全息投影影像具有非永恒性的特點，或稱為“即時性”、“此在性”，全息展示只在預(yù)設(shè)的有限時間里進(jìn)行，且隨著展示的結(jié)束，留下的就僅僅是展示存在時的影像圖片資料記載。

2.5 技術(shù)性

全息投影具有很強(qiáng)的技術(shù)性，涉及精準(zhǔn)的攝影技術(shù)、生成純相位全息圖的變換算法、納米技術(shù)、材料學(xué)、光學(xué)等多專業(yè)要求。在實際的應(yīng)用中，還需搭載激光傳感技術(shù)、觸摸控制技術(shù)、聲控技術(shù)等一起實現(xiàn)完美的視覺效果與互動體驗。

3 全息投影在展示設(shè)計中的應(yīng)用

我國的展示設(shè)計經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。時至今日，展示空間不再局限于博物館、會展中心、商場這類功能性質(zhì)明確的空間，展示設(shè)計通過不同的規(guī)模層級和形態(tài)融入到各種以傳播信息為目的的場所中。新技術(shù)的發(fā)展為展示設(shè)計提供了新的可能，作為從事設(shè)計的專業(yè)人員，我們有必要緊抓時代的脈搏，充分了解新興技術(shù)的特點，將其更好地運用于不同類型的展示場景中。

3.1 文化教育類

在文化教育類的展示中，需要對文化進(jìn)行再現(xiàn)和傳播，以達(dá)到教育觀眾的目的。文化是一種社會現(xiàn)象，是一種歷史現(xiàn)象，是社會歷史的積淀物，這種凝結(jié)于物質(zhì)中又游離于物質(zhì)之外的意識形態(tài)很難用圖片及文字去概括。全息投影技術(shù)可以突破展示空間有限的時空體驗，用動態(tài)的、具有時間性和故事性的虛擬影像將歷史文化展示出來，并使觀眾參與體驗，寓教于樂。

3.2 舞臺表演類

全息投影技術(shù)在舞臺表演中的應(yīng)用已經(jīng)有了許多成功的案例。2010年，日本世嘉公司第一次采用全息投影技術(shù)舉辦了虛擬偶像演唱會，現(xiàn)場效果震撼人心，觀眾反響熱烈。近年來，國內(nèi)的大型活動和演出也開始使用全息投影技術(shù)，虛擬的影像與現(xiàn)實中的人物產(chǎn)生互動時往往能使現(xiàn)場氣氛達(dá)到高潮。中央電視臺在2010年與2014年世界杯直播節(jié)目中出現(xiàn)了虛擬的球場與球星，生動逼真的影像可以隨著鏡頭的變化發(fā)生視角和縱深的變化，十分有趣。這樣的效果完全可以用全息投影技術(shù)實現(xiàn)。相比較于傳統(tǒng)的舞美設(shè)計中所需要的大量設(shè)備及設(shè)備占用的空間來說，新媒體技術(shù)對設(shè)備空間的要求大大降低，而且能輕松實現(xiàn)多種效果的變換。

3.3 技術(shù)體驗類

技術(shù)需要通過展示的方式向大眾傳播，技術(shù)體驗類展示空間的受眾不僅僅是生產(chǎn)者或?qū)I(yè)的技術(shù)人員，更是使用者和消費者等普通的大眾人群，所以展示的方式需要通俗直觀，大眾可以直接親身體驗。虛擬駕駛即可用全息投影技術(shù)在室內(nèi)模擬不同的駕駛環(huán)境，建立一個沉浸式的互動體驗空間，讓體驗者感受到接近真實效果的駕駛體驗。

3.4 商業(yè)銷售類

商業(yè)空間展示設(shè)計涵蓋的范圍廣、形式多樣，其目的是展示產(chǎn)品并最終成功銷售產(chǎn)品。全息投影技術(shù)是一種動態(tài)的展陳方式，其可操縱、交互式的形式縮短了消費者與產(chǎn)品之間的距離，消費者在使用參與中直接體驗到產(chǎn)品的全部功能特點。這種方式不僅提升產(chǎn)品的附加價值，而且充分調(diào)動消費者的興趣，從而刺激消費行為，直接帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。奧迪在幾次新車發(fā)布會中都使用了全息投影技術(shù)，若真若幻的新車影像在不斷變化的虛擬場景中飛馳，不斷轟鳴作響的引擎聲刺激著人們的聽覺神經(jīng)，讓人仿佛置身于廣告大片中。技術(shù)帶來的獨特動感與迷幻般的效果讓現(xiàn)場觀眾嘆為觀止。

4 全息投影在展示設(shè)計中的問題與展望

與每個新興技術(shù)一樣，盡管全息投影技術(shù)具有巨大的市場前景，但是也不可避免地存在亟待解決的問題。首先是材料問題，目前全息投影大部分使用的介質(zhì)仍為全息投影膜，這種投影膜價格昂貴，運作成本高，所以仍然不能大規(guī)模地應(yīng)用。其次是面對新的技術(shù)，許多設(shè)計還只能做到固定展示模式的套用，全息投影在展示設(shè)計中主要依靠設(shè)備租賃以及專業(yè)的技術(shù)制作公司或團(tuán)隊，這也會導(dǎo)致對技術(shù)過度依賴，設(shè)計創(chuàng)意被捆綁。在將來，隨著技術(shù)的不斷成熟，全息投影勢必會改變設(shè)計的思路與方法，其應(yīng)用的范圍也會越來越廣泛，甚至有可能改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

（責(zé)任編輯：賀 輝）

[1]張哲婧.當(dāng)代展示空間設(shè)計交互演繹趨勢研究[D].中央美術(shù)學(xué)院,2013,4.

[2]閔媛媛.新媒體環(huán)境下展示設(shè)計研究與應(yīng)用[D].北京印刷學(xué)院,2009,12.

[3]周禹.分析全息投影技術(shù)在演藝活動中的應(yīng)用[J].藝術(shù)科技,2014(02).

[4]侯彩宏.全息投影在當(dāng)代會展中的應(yīng)用[J].消費電子,2014(06).

[5]張敏,傅懿瑾.后技術(shù)時代的展示藝術(shù)--基于世博會展示空間的理論探討[J].藝術(shù)百家,2010(05).

[6]孫哲,肖小英,陳美玲.現(xiàn)代商業(yè)空間展示設(shè)計的信息構(gòu)建[J].家具與室內(nèi)裝飾,2013(11).

[7]蔣星.數(shù)碼媒體在藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].家具與室內(nèi)裝飾,2011(12).

Application Study On The Display Design Of The Holographic Projection Technology

Xia Yihan1& Wang Fangjun2& Zhang Chengfeng3

數(shù)字化時代的來臨給展示設(shè)計帶來了全新的變化，新興多媒體投影技術(shù)逐漸凸顯出“數(shù)字”魅力，促進(jìn)了設(shè)計觀念革新。全息投影技術(shù)作為時下最流行的高科技技術(shù)已經(jīng)從熒屏走進(jìn)了現(xiàn)實，以豐富多變的表現(xiàn)形式和真實的色彩感受帶給人全新的視覺體驗，信息的傳達(dá)與獲取更加高效。本文試圖歸納全息投影的特點，研究該技術(shù)在不同展示場所中的應(yīng)用及其發(fā)展前景。

全息投影；展示設(shè)計；沉浸；互動

The coming of the digital era brings the new change to the display design, whih makes new multi-media projection technology gradually shows the "number" charm, promoting the innovation of design concept. Front-projected holographic display, as the most popular technology that has been came from the screen into a reality, with Rich and varied form and real colour gives people a brand-new visual experience, making the communication more efficient. The paper summarized the characteristics of the holographic projection, studying the application of the technology at different places and its development prospect.

Holographic Projection; Display Design; Immersion; Interaction

TS664.01；TU238

A

1006-8260(2014)10-0016-02

2012江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究基金項目（編號：2012SJB760022）