全息顯示之門何時被打開？

谷月

人們對顯示的追求是不斷提高的。從黑白顯示到彩色顯示，從模擬顯示到數字顯示，從低分辨率到高分辨率，從平面顯示（2D）到立體顯示（3D），顯示技術呈現的效果逐漸接近于人眼最適合的觀看效果。

人們不禁要問：下一代顯示技術將會是什么？

“下一代顯示技術將有可能是全息。”中國工程院院士許祖彥對于下一代顯示技術應用有著更長遠的想象。他認為，人們對美好視覺效果的追求是推進顯示技術發展的關鍵，而自然真實、三維立體的視覺效果是人們最終的追求。

一直未停下

探索的腳步

全息顯示利用光波的干涉和衍射，將物體的三維畫面懸浮在實景半空中，人們可以看到真實或虛擬物體的幻像，營造亦真亦幻的氛圍，具有強烈的縱深感和科技感。因為記錄和呈現物體全部的三維信息，其呈現的影像更接近實物。

目前，國際著名大學和知名企業都在不斷加大全息顯示解決方案、關鍵材料、光學部件和視覺跟蹤等方面的研發投人，并已取得重要進步。

基于Incopat專利數據庫，截至2018年12月20日，共檢索到全球范圍內涉及全息顯示技術的專利申請共1886項。美國、中國、日本的專利申請比例分別以19%、17%、15%位列前三位。在全球專利申請量排名前十位的申請人中，德國的全息顯示產品制造企業SEEREAL以213項專利遙遙領先，而中國顯示面板企業京東方則以74項排在第三位。

對全息技術的探索，中國一直未停下腳步。除京東方外，深天馬、易尚展示、蘇大維格、北京微美云息、大恒科技等企業，以及清華大學、北京理工大學、北京郵電大學等高校，對全息技術均有深入研究并取得一定成果。

全息顯示

不等于3D顯示

對于大多數人來說，全息是一種神奇的技術，是電影大片中一次又一次出現的高科技。當越來越多的人呼喚全息技術走近我們的生活時，各種十分吸睛的全息應用場景以及產品便應運而生，例如演唱會上的真人和虛擬影像的互動、全息鍵盤、全息展示等。但遺憾的是，這些基本上都不是真正意義上的全息技術。

那些需要依靠各類介質（例如全息投影膜、水霧、透明玻璃、墻體等），借助珮玻爾幻象或邊緣消匿法（障眼法）來實現3D效果的，并不是真正意義上的全息顯示技術。

“全息顯示的實現，本質上和現在的電影放映技術是一樣的，都是對‘光的控制。”西安華弘在線科技CEO劉曠在接受采訪時介紹說，兩者都是先采集信息，再復原信息，只不過電影放映技術是采集并復原平面信息，而全息顯示是要采集并復原立體信息。電影放映技術是用幕布作為介質來承載內容，而目前全息顯示的立體信息還沒有一個成本低且穩定的介質，可以承載這些立體信息。

北京理工大學王涌天教授在接受《中國電子報》記者采訪時表示，我們希望達到的真正物理意義上的全息，即同時恢復物體的振幅和相位，所展現出的信息將涵蓋物體的全部視覺信息。所以全息顯示是真三維顯示，使用者從不同角度觀察時應該能夠看到所呈現物體的不同側面。

技術仍處于基礎研究階段

“全息技術在應用上存在巨大的想象空間，與目前所熱議的其他新型顯示相比，遠不在一個層面上。”中國電子視像行業協會副秘書長董敏在接受《中國電子報》記者采訪時表示。全息顯示更符合人眼的觀看習慣，避免人眼在立體觀看時的輻輳與調焦的沖突，可以使人們長時間感受“身臨其境”帶來的快感。

“全，息顯示未來的應用場景將充滿想象空間，我們不應該對其設限。”網易游戲全息競技項目負責人楊忠雄向記者描述這樣一個畫面：未來，每個人都將擁有一扇“任意門”，足不出戶便可以在任何地方生活、工作，看廣闊的大海、雄偉的山峰，甚至太空旅行。游戲的方式也將變得奇幻無窮，孩子能享受全球的教育資源，醫生可以實現遠程醫術導航、醫學培訓，甚至與任何想見之人面對面交流。不過，全息空間從房間級別，發展到街道級別，再到城市級別，最核心的不僅是全息技術的基礎建設，內容建設也尤為重要。

“真正的全息技術目前還在基礎研究階段，要實現亦真亦幻的場景，并與現實完美疊加，這是屬于劃時代的技術，尚且需要在材料學和物理化學方面取得顛覆性的進步。”董敏認為。

多種技術賦能全息加速商用進程

可以流暢、實時地進行高動態顯示并可以實現空中交互，是人們對于全息顯示未來的期待。然而，當前全息顯示的技術發展還受到很多限制，除介質不穩定外，還存在數據量和計算量大、成本高等痛點，全息顯示距離商用還很遙遠。

隨著數字式感光器件的發展，科學家們意識到，如同數碼相機取代膠片相機一樣，可以將干板換成CCD或者CMOS。即便沒有參考光東，也可以用計算機計算出復現的圖像。后來，甚至拋開了干涉圖的記錄過程，直接將光場分布使用計算機通過數學運算呈現出來。這樣做有一個巨大的好處，就是可以實現任意物體的全息顯示，即便這個物體在現實中并不存在。不過，在此過程中產生的巨量數據對存儲傳輸、處理及計算等都提出了考驗。據王涌天教授預計，真三維顯示的數據量可能是視差型立體顯示的103～10*。

“將全息顯示和頭戴顯示結合，我認為可能是真三維顯示的第一種實現方案。”王涌天教授介紹說，因為真三維顯示要照顧所有觀看角度，其渲染、消隱、光照都要正確，計算量太大。而如果是頭戴顯示，只需要在使用者的人瞳位置做好三維渲染，這樣將大幅降低計算量和數據量。

與此同時，5G時代的到來也將對數據的處理起到重要助力作用。賽迪顧問高級分析師劉暾在接受《中國電子報》記者采訪時表示，5G網絡的千兆級超高帶寬、毫秒級的低時延將幫助全息技術突破上述瓶頸。

“雖然距離真正的全息顯示技術還有一段距離，但它的實現并非不可能。一旦實現，將突破聲光、電的局限，具有更大的商業價值。”東超科技副總經理朱永志在接受《中國電子報》記者采訪時表示，實現這個終極目標要從基礎研發開始。東超科技目前已實現了從0到.1的突破，但要實現如科幻片中一樣的三維影像還需要一定時間。

未來，隨著全息技術走向成熟，微納加工技術和材料的升級，以及其他技術（如5G、VR/AR、AI）的賦能，被鎖住的全息市場之門將加速開啟，全息顯示將更加豐富地運用到生活各處。