全息投影技術(shù)在展示設(shè)計中的應(yīng)用分析研究

傅興

一、全息投影技術(shù)的發(fā)展歷程

全息投影技術(shù)是目前為止人類通過數(shù)字技術(shù)還原真實世界物體的最好方法之一。在人類漫長的發(fā)展歷史中，以何種方式更好地再現(xiàn)世界一直就被作為一個重要的議題被一代代藝術(shù)家、科學家所研究。從早期的壁畫到天井全景畫，再到1789年羅伯特·巴克發(fā)明的全景畫，以及之后發(fā)明的攝影、攝像藝術(shù)都是不同時代先賢們對這個問題所給出的解決方案。（見圖1?龐貝古城壁畫遺址）這些傳統(tǒng)的創(chuàng)造幻覺世界的方法和全息投影技術(shù)創(chuàng)造的效果相比都在不同方面存在缺陷，但是它們都體現(xiàn)出了人類對再現(xiàn)世界方法探索過程中的勇氣。

全息投影技術(shù)由匈牙利裔物理學家丹尼斯·蓋伯（Dennis?Gabor）在1947年為英國BTH公司研究如何增強電子顯微鏡性能手段時偶然發(fā)現(xiàn)，當時稱為電子全息投影技術(shù)并應(yīng)用于電子顯微技術(shù)，憑借著這個發(fā)明蓋伯在1971年獲得了諾貝爾物理學獎。該項技術(shù)發(fā)明后，直到20世紀60年代激光技術(shù)的發(fā)現(xiàn)才取得了重大的進展。

圖1??龐貝古城壁畫遺址

目前，常見的全息投影可以分為兩大類，一類為透射全息投影，其改進后也稱為彩虹全息投影，主要用于包裝、信用卡等領(lǐng)域的防偽；另一類為反射全息投影，這種技術(shù)通過控制光線的反射與折射呈現(xiàn)出彩色三維圖像。展示活動中主要使用的就是后一種技術(shù)類型。通過多臺投影機同時工作將三維畫面投射在半空中，創(chuàng)造出具有很強的空間感和臨境感令觀眾真假難辨的特殊效果。例如：傳統(tǒng)展示中如果需要重點展示一件展品需要單獨制作展柜，將其放入其中，并結(jié)合射燈增加展出效果。但是如果遇到展品尺寸很小或展品很貴重不方便暴露在強光下或空氣中展出就造成了展出瓶頸。在使用全息投影后這個問題就變得非常簡單了，通過數(shù)字化的加工不僅讓觀眾可以很清晰地觀看展品，而且還可以結(jié)合交互設(shè)施讓觀眾通過旋轉(zhuǎn)、縮放等功能觀看展品的細節(jié)?！皞鹘y(tǒng)藝術(shù)設(shè)計更強調(diào)空間，更強調(diào)固態(tài)，新的藝術(shù)設(shè)計更強調(diào)過程和場景?！比⑼队凹夹g(shù)極大地豐富了展出手段，為展示活動的發(fā)展提供了新的廣闊的空間。

二、全息投影在展示中的適應(yīng)性分析

從視知覺角度分析全息投影技術(shù)可以更有助于了解該技術(shù)在展示活動中的適用性?！爱斕荻缺豢闯墒綐拥淖冃螘r，就能加強深度效果。”在自然界中人類因為左右眼的位置偏差產(chǎn)生空間感，在現(xiàn)實空間中物體距離眼睛越近就越清晰，反之則模糊。同樣，光線也是產(chǎn)生空間感的重要因素。傳統(tǒng)繪畫中為了加強空間感會將畫面中心處理成亮度最大的區(qū)域，其它方向亮度依次遞減。（見圖2?倫勃朗油畫《夜巡》）現(xiàn)代展臺中會使用射燈對展品重點照明，以增加展品的質(zhì)感和體積感。為了模擬這幾種真實感，全息投影在投射時就需要將被投射物體各個角度無缺損地投射出來，而且投射的虛擬物體越大空間感會越強。但是遺憾的是目前所有實際應(yīng)用的案例投射的物體面積都很有限，其原因在于投射光源的亮度不足。

圖2??倫勃朗油畫《夜巡》

對于光源的探究可以先從生活中看電影的經(jīng)歷談起。電影院都是無窗、避光的環(huán)境，電影開演后所有的燈光都將關(guān)閉。為了保證最佳的屏幕投射效果就需要最大限度地減少不必要光線的干擾。直射的投影尚有如此問題，全息投影在投射出光線后還需折射才能形成立體影像，這過程中的光衰減更為嚴重。因此，解決的方法包括減小投射面積，提高投射精度；減少不必要的光線干擾，將設(shè)備安放于相對較暗的空間中。例如2010年上海世博會震旦館，展館設(shè)計以中國傳統(tǒng)玉文化為核心展開。通過表現(xiàn)玉在中國文化中寓意的“仁愛、義行、禮貌、智慧、信譽”等美好品德，揭示出中國城市在未來發(fā)展中所要向往和追求的境界。在避光的主展廳使用了16臺小型全息投影和一臺大型全息投影生動展示了從新石器時期至明清時期，跨越千年的玉器文化，讓觀眾在吃驚之余贊不絕口。

圖3??上海世博會震旦館全息投影

那么全息投影何時才能擺脫以上限制在展示活動中更加靈活地使用呢？這個問題的解決最終還需要依賴于人造光源的改進。因為，目前人造光源的亮度還很難超越太陽光的亮度，這就決定了在未來很長一段時間展示活動現(xiàn)場使用全息投影設(shè)備時還需要設(shè)計避光的空間，而不能在白天戶外直接使用。

三、全息投影的信息傳達方式分析

在傳統(tǒng)媒介方興未艾、大行其道的年代，麥克盧漢曾說過“借助印刷媒介的傳播迫使人‘用一種特殊的邏輯來組織視覺經(jīng)驗?！眰鹘y(tǒng)的媒介在傳播信息時需要借助人們的邏輯和事件發(fā)生的因果關(guān)系，以文字和圖片的方式展現(xiàn)事實讓人感知。這種方式的不足在于它過于側(cè)重于視覺元素的傳播而無法將現(xiàn)實世界中多樣的、紛繁的和多重感官的特點展現(xiàn)出來。特別是無法將這些以多種感官形式傳達給觀眾。全息投影技術(shù)則正與之相反，它的傳播方式以高度的還原性見長，可以很好地將觀眾從被傳統(tǒng)媒介割裂的人與自然的關(guān)系拉回到人與自然的平衡狀態(tài)。它可以很直觀地將信息傳達給觀眾，無須再進行邏輯的轉(zhuǎn)化和傳播信息符號的適應(yīng)性分析，也就是說這種展出方式可以跨越國界和民族之間的文化障礙。這對于展示活動將是巨大的突破，在世界任何角落借助于全息投影設(shè)備，觀眾都可以身臨其境地仔細觀察遠在他處的任何展品。

“把印刷文字轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實圖像所需要的想象力是一回事，把電視屏幕上看見的圖像轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實圖像所需要的想象力又是另一回事”。今天在全息投影技術(shù)逐步走向成熟的階段，不妨再加上一句“全息投影技術(shù)投射出的近乎現(xiàn)實的圖像將會刺激大腦，大腦會想象出什么就又是一回事了”。毫無疑問，全息投影技術(shù)將會對未來很長時間人們獲得信息的方式產(chǎn)生巨大影響。

四、全息投影在展示活動中的發(fā)展趨勢

“在許多人看來，信息科學，隨著電子通訊和聲像媒體的發(fā)展，會像社會學一樣，改變著認知心理學和哲學?！眰鹘y(tǒng)的設(shè)計講究規(guī)范，規(guī)范版式設(shè)計、規(guī)范LOGO、規(guī)范觀眾的參觀方式和路線，但是未來展示活動講究的規(guī)范將會是符合觀眾的人機工程學習慣、符合數(shù)字化編程的規(guī)范。

全息投影技術(shù)發(fā)展的目標是對現(xiàn)實世界徹底的再現(xiàn)，可以想象當這個目標實現(xiàn)的時候，人類身處于一個被數(shù)字化了的社會，每天都會在不停地問一個問題——究竟什么才是真實的?！霸陔娪啊缎乔虼髴?zhàn)》中R2D2在地板上投射出莉亞公主的影像，美麗的公主變成了空中如幽靈般的幻影?！彪娪爸械膱鼍笆侨⑼队凹夹g(shù)的終極發(fā)展目標，在邁向目標的過程中一個典型的例子就是軍隊中的無人機項目。項目名稱雖然是無人機，但還是需要有駕駛員來遠程操控駕駛，駕駛員位于遠方地面飛行模擬艙中，通過圍繞在身邊的顯示屏觀察即時傳輸回來的畫面操縱飛機。對于駕駛員來說周圍的一切既是真實的也是虛擬的，他不用再承擔來自自然界的或是戰(zhàn)場上的風險，卻可以了解和控制現(xiàn)場發(fā)生的一切。“數(shù)字形式允許圖像近乎無限地變形?！蔽磥淼恼故驹O(shè)計在全息投影技術(shù)的支持下也將為觀眾帶來這種體驗，良好的展品可以使用全數(shù)字化的方式虛擬在觀眾面前，抽象的概念可以通過具象的畫面在觀眾身邊展現(xiàn)，展示設(shè)計對展示內(nèi)容的闡釋和解讀將會完全超乎想象。

但是，最終全息投影技術(shù)在展示活動的使用還要依托于設(shè)計師對設(shè)計主題的理解。“豪氣干云地把世界最新技術(shù)拿來亂用一氣，并不意味著你的想象力與創(chuàng)造力是一流的。不要錯誤地把新技術(shù)等同于想象力與創(chuàng)造力本身。”技術(shù)只是實現(xiàn)展示設(shè)計目的的手段，如何使用才是決定全息投影使用效果優(yōu)劣的核心因素。

五、結(jié)語

全息投影技術(shù)應(yīng)用在展示活動中的時間還很短，存在的問題還很多，但可以預見的是隨著技術(shù)的不斷成熟和對技術(shù)使用的合理程度越來越高，未來它將為展示設(shè)計打開一片全新的領(lǐng)域。

（作者單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學藝術(shù)學院）