全息投影,现实与梦幻的结合

全息投影,现实与梦幻的结合
来源:中信建投中小市值研究

技术驱动娱乐革命,视觉中国空间无限!

春晚在内容上虽然已经乏善可陈,但利用最新技术呈现全新的视觉体验不失为一个新的方向!李宇春在《锦绣》节目中分身四体的场景获得了极大的关注,成为了本届春晚不多亮点中的一个。《锦绣》节目中采用的正是全息技术(Hologram)。

13年9月,全息技术让周杰伦与邓丽君实现了跨时空合唱, 14年美国拉斯维加斯BillBoard颁奖礼上,迈克尔杰克逊正是依靠全息技术“满血复活”。在美国,全息技术正在进入一般的娱乐场所,主题公园、KTV等,我们认为,随着全息技术的不断成熟,其应用将会迅速普及。由于全息技术对虚拟场景的现实化,互动式的娱乐体验将成为新的趋势,这也将对数字娱乐领域带来革命性的影响。

视觉中国旗下艾特凡斯是中国领先的视觉科技、智能游乐项目的综合服务商,万达、华谊兄弟等虚拟现实体验项目均由公司承建。公司战略上已经将视觉数字娱乐作为一大方向,公司在这个领域不仅是设计建设者,更会直接切入数字化娱乐运营,这将是公司2015年的重大看点之一。公司2014年完成上市,2015年将是公司战略全面深化的一年。作为一家非常纯正的互联网公司,依托强大的数字化资源和丰富的平台运营经验,公司在数字娱乐领域的空间是巨大的。在互联网板块一片大热的氛围中,我们认为公司的价值还没有被体现,所以我们再次强调对于公司的推荐,在此基础上的股价上行空间还非常大,建议投资积极配置!

全息投影,现实与梦幻的结合

从最初最原始的蒙太奇,到普通的黑白电影,再到彩色电影,我们经历了一轮又一轮技术提升带来更愉悦的享受,而从2D、3D到现在的IMAX,科技的发展总会给我们带来太多太多的惊喜。理所当然的,对当前虽然部分商业化了但仍然处于深度研发状态的虚拟现实(virtual reality ,简称VR)、增长现实(Augmented Reality ,简称AR)以及全息投影(front-projected holographic display),虽然目前的技术仍然不足以支撑大规模的消费,也很难脱离3D眼镜,但巨头们在这一领域不断的投入让我们充满了莫名的期待。

2014年5月18日晚在美国拉斯维加斯举行的公告牌音乐奖的颁奖仪式上,通过全息影像还原技术使已过世天王迈克尔杰克逊在Billboard音乐盛典热舞首秀新单曲《Slave to The Rhythm》,震撼现场令人叹为观止。而位于南加州的一家创业公司 Ostendo 花了 9 年时间研发了一款适用智能手机的投影仪,Tic Tac大小,将可以适用于手机的三维全息投影芯片,作为研究对象。据称,他们将研制出一个体积只有药片大小的三维全息投影仪,分辨率高达5000PPI,可以精确控制每一个光束的亮度、颜色,以及角度。另外除了智能手机之外,该公司研发的三维全息投影芯片,还将进入到各种显示设备中,比如电视机、智能手表,甚至是“全息桌面”。

全息投影简介

全息投影技术(front-projected holographic display),也称虚拟成像技术,主要是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像效果。与平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感,全息投影技术是真正呈现3D的影像,可以360°无死角的观看影像,其将为观众展现更加真实的世界,其不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者产生互动,一起完成表演,产生令人震撼的演出效果。

摄制原理

作为比较特殊的成像方式,其在摄制过程中需要涉及到干涉原理以及衍射原理。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片;其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。
 

再现过程

利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。
 

全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。

技术细分发展方向

人类之所以能感受到立体感,是由于人类的双眼观察物体时横向的,且观察角度略有差异,图像经视并排,两眼之间有6厘米左右的间隔,神经中枢的融合反射及视觉心理反应便产生了三维立体感。根据这个原理,可以将3D显示技术分为两种:一种是利用人眼的视差特性产生立体感;另一种则是在空间显示真实的3D立体影像,如基于全息影像技术的立体成像。
 

作为真正的三维立体影像,全息影像用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备,就可以在不同的角度裸眼观看影像,而目前全息投影技术共有三种实现方式;
 

 

目前来看三种方式各有自身的优势与劣势,但仍然未解决的一个问题就是介质问题。虽然目前最通用的方式仍然是使用全息投影膜,而这种方式的最大弊病就是成本高昂,作为成像介质的全息投影膜价格不菲。如果将空气作为成像介质的话,那么其想要成像的难度非常大。

行业产业链及未来市场空间

全息投影技术的出现,突破了传统声、光、电的局限,将美轮美奂的画面带到了观众面前,打破了虚拟世界与现实世界的阻隔,让人们不用携带任何设备即可体验一把前所未有的视觉冲击快感。在未来娱乐化的大趋势下,全息投影技术显然具有极大的市场潜力。

数字体验综合服务商将占据产业链绝对主导地位

从目前市场情况来看,虽然各大巨头正在加大对相关技术的研发投入,但截至目前全息投影在技术上仍然受制于环境、空间上的局限,比如怕雨,同时对于投射的材料上也有诸多的要求。目前对于绝大多数公司而言,全息技术的商业运用仍然是非常昂贵的,虽然完美的演示不成问题,但距离大规模的应用仍然存在问题。对此,我们目前仅仅探讨未来潜在商业化的背景下行业的发展情况。
 


对于整个产业来说,目前虽然大规模应用存疑,但在各大博物馆、大型演唱会上已经有了一些非常成功的应用。目前来看除了像Ostendo这种创业公司外,微软、AMD和亚马逊等巨头均对全息投影进行了一系列的投入,从目前来看,Ostendo花了 9 年时间研发了一款适用智能手机的投影仪,大约Tic Tac(的嗒糖)大小,在一枚电脑芯片的支持下控制每束光(以 100 万像素为单位)的颜色、亮度。该芯片集可插进智能手机,支持在对角线为 48 英寸(约 1.2 米)的平面上放映视频,这就解决了当前全息投影领域一个空间移动的大问题,对于手机应用端的影响无可限量,或许未来会引发移动终端设备的新一轮革命。

而预计随着技术的不断成熟以及单位材料成本的下降,或者出现更好的替代投射材料,在这之后,作为综合性的能研究开发并提供整体解决方案和相关服务,提供硬件集成和展示内容制作一站是解决方案的供应商或许会脱颖而出,获得不菲的收益。

无以伦比的巨大市场前景

作为可以帮助人类解决一部分空间问题的显示技术,其应用领域及可预见的发展前景是我们难以想象到的。虽然目前仍然存在着一系列的问题,但毋庸置疑,我们相信全息投影行业具有极大的市场前景。作为一种具有颠覆意义的革命性技术,我们可以预见到全息投影技术在很多方面具有非常巨大的具有革命性的应用价值。

可以在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、娱乐场合、酒吧、KTV房、DISCO等等场所获得广泛的应用。

影视娱乐

全息投影技术在影视娱乐这一领域的应用已经有了比较成熟的一些例子,包括在一些演唱会上制造非常美轮美奂的效果,其将观众引入到了另一个世界中。全息投影技术突破了传统声、光、电局限,空间成像色彩鲜艳,对比度、清晰度都非常高,空间感、透视感很强。它不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者产生互动,一起完成表演,产生令人震憾的演出效果。

展览展示

全息立体投影是通过光的偏振原理来实现的,即采用两台投影机同步放映图像,将两台投影机前的偏光片的偏振方向互相垂直,让产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。而偏振光投射到专用的投影幕上再反射到观众位置时偏振光方向须不改变,观众通过偏光眼镜每只眼睛只能看到相应的偏振光图像,从而在视觉神经系统中产生立体感觉。这一领域未来可以被广泛的应用于商品展示以及博物馆展览馆对物品的展示,有助于防止物品的丢失。

军事科研

毋庸置疑,任何新技术都是一把双刃剑。全息技术在军事领域、科学研发领域以及医疗领域显然也具有极大的应用前景。这些包括军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感,研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等等。

市场空间情况-以IMAX为例

对于整个行业未来的市场空间,我们仍然难以估计技术的进步程度。对比在影视娱乐领域具有很大相似性的北美IMAX技术公司,我们也许可以初见端倪。作为世界一流的娱乐科技公司,专门从事身临其境的电影技术,其将电影技术从实验室搬到了电影院,成为电影行业里一抹极其耀眼的角色。虽然由于成本原因,IMAX在电影行业里本来只是小众圈子里的奢侈游戏,但这也给我们观察全息投影的发展提供了一个绝好的借鉴。
 

我们单单从IMAX公司全球票房收入以及公司营收上来看,从2006年至今,其收入波动幅度较大,这除了反映了电影市场的行情不太确定意外,也从侧面反映了IMAX影院的安装及后期保养维护成本较高,公司营收增速较为缓慢。
 

然而我们从IMAX公司票房占全球票房的比重角度来分析,可以很明显的发现,其票房收入占全球票房收入比重虽然低,但大体上市场占有率上升趋势明显,这反应了新技术在推广应用过程中由于自身一些优异的特性正被人们缓慢的接受;同时,对于全息投影技术来说,商业化运行的成本也是需要仔细考虑的问题,这也是绝大多数新兴技术能否最终在历史上留下一笔的关键。
 

全息技术发展概况

前世今生

从1948年D.Gebar提出用一个合适的相干光照射全息图,透射光的一部分就能重新模拟原物的散射波前,于是重现了一个与原物非常逼真的三维图像。到1960年激光技术的出现促进了全息照相术的发展,全息技术得到了不断的完善。具体从技术发展角度看,全息术的发展大约可分为四个主要阶段,包括同轴全息技术、离轴全息技术、白光再现全息技术以及白光全息技术。
 

 

近年来随着技术的不断进步,对于全息技术的应用也达到了新的阶段。目前全息技术广为人知的主要用于全息投影领域,基于“实物模型”和“立体幻影”的光学成像结合,利用多机多方位摄像技术及人眼视觉心理特性,获得“立体幻影”与实物模型结合及相互作用的逼真的视觉效果,配上三维声音、灯光、气味、烟雾,达到惟妙惟肖的舞台效果。

在上一期的报告中我们有提到全息投影技术主要是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术,全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像效果。对于这种技术,目前来看,由于它提供了神奇的全息影像,可以再玻璃上或亚克力材料上成像,作为一种互动展示技术,将装饰性与实用性融为一体,在没有图像时完全透明,给使用者以全新的互动感受,成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。
 

全息技术,3D显示技术的一种

3D是英文“3 Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、宽、高。换句话说,就是立体的,3D就是空间的概念也就是由X、Y、Z三个轴组成的空间,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。实现3D显示的途径有很多种,从早些时候的折射光栅技术和红绿色分色镜技术,到现在在3D电影中运用的极化光加偏振片眼睛技术,在本报告中所说的全息技术也是3D显示技术的一种,也就是所有能够实现立体视觉的技术都可称之为3D技术。

从目前商业化的3D放映技术来看,主要包括主动立体和被动立体两种,另外还有包括采用RGB分色技术的光谱立体放映技术。虽然3D技术具有很长的发展历史,但一个观点认为3D技术由于需要借助于眼镜等外在设备导致其用户体验不佳,同时具有裸眼功能的3D显示技术一直效用不佳,因此一直发展的不是很好,而全息技术在影像显示领域有望解决这一大难题。

全息技术的应用,无限广阔的领域带来无限的市场空间

在上篇报告中,我们主要基于全息影像技术,对全息技术在影像投射领域的应用进行了详细的表达。在本期中,我们力图从整个全息技术的应用角度,对全息技术可以应用的各个领域进行详细的阐述,包括最近国内很热炒的“全球首款全息手机”情况,以此论证整个全息技术未来巨大的市场空间。当然,从具体技术应用角度可能尚需时日,但科技的发展从来都会给我们带来惊喜。

全息显示,娱乐消费需求刺激行业加速发展

从显示领域讲,全息投影技术的出现,由于能重现物体三维立体图像的特点,因全息片能给出和原物大小一样、细节精美、形状逼真的三维图像在帮助我们摆脱了一般3D技术对于道具的束缚后,突破了传统声、光、电的局限,将美轮美奂的画面带到了观众面前,打破了虚拟世界与现实世界的阻隔,随着技术手段的不断进步,其必将会获得越来越多的应用。
 

在上期报告中我们曾把这一块的产业链条分为芯片设计生产商、数字体验综合服务商以及下游的终端设备集成商。从应用上来看,作为极有发展前景的应用之一,它可以用来复制历史文物艺术珍品、全息肖像、全息装饰品和全息风景画等也可用于超景深照相,使远距离到近距离的物体同时记录在一张全息底片上。而从其再现像中逐次按不同距离分层观测,不受普通照相景深的限制。

近年来随着对艺术追求的不断深入,人们对艺术领域相关的技术应用也达到了高潮。在当前模压全息逐步进入到人们生活中,并受到人们的欢迎和喜爱模压。通过在把浮雕艺术和照相艺术相结合,用多层次体现三维空间,极具有观赏价值它除了作为艺术全息品便于携带和保存外,已广泛用于防伪标识、贺卡、商标、纪念封和图书插图等领域,国内外都已形成一种巨大的产业。
 

全息干涉计量,仍待深度挖掘的细分潜力行业

1965年 R. Powell 和K. Stetsen提出, 把干涉测量和全息技术相结合, 进行一些测量工作。从技术角度分析,单纯的全息照相技术,不能提供测量信息,但全息底片记录了物光的某一状态的波前信息, 可以与新的物光信息形成干涉, 可以利用干涉测量的技术,进行测量分析工作。
 

从以上几种方法上,我们大致也可以看出利用全息干涉测量的一些优缺点;
 

目前来看,全息干涉计量分析在无损检验 、尺寸形状和等高线的检测、振动分析等领域中已得到广泛的应用,作为全息应用的一个重要领域,全息干涉测量技术在高、精、尖领域显然具有广阔的发展前途,随着科技的不断进步,各种仪器设备对精度的要求也越来越高,显然全息干涉计量在未来具有极大地发展前景。

全息激光防伪技术,辨出真假

作为生活在一个复杂缭乱的现代社会的人,在我们生活中防伪需求极其广大,在将全息技术应用于防伪领域能大大的提升防伪功效。激光全息防伪技术包括激光全息图像防伪、加密激光全息图象防伪和激光光刻防伪技术三方面。激光全息技术是继激光器于二十世纪六十年代问世之后迅速发展起来的一种立体照相技术。“全息”的意思为“全部信息”,即相对于普通照相的只记录物体的明暗变化,激光全息照相还能记录物体的空间变化。从全球角度看,第一个将全息图片作为防伪标识的产品是Johnny Walke Whishy(一种威士忌),该酒的销售额较以前增加了45%。

而经过数十年发展,激光全息防伪产品也从最初的全息防伪标识逐步升级发展为第二代、第三代甚至第四代激光防伪技术;
 


全息存储,容量前景无限大的存储方式

随着社会的发展与技术的进步,人们对信息的需求不断增加。而网络的高速发展导致了其主要矛盾已经从解决传输速度、交换为主导目前的以解决信息存储和安全备份为主要矛盾的信息存储的时代,因此好的存储介质以及可大额存储的介质变得尤其重要。近些年以来通过不断的开发新材料、改善材料存储性能、缩小记录光斑尺寸等新技术,使得磁盘等容
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