全息投影技术在展示设计中的应用分析研究

傅兴

一、全息投影技术的发展历程

全息投影技术是目前为止人类通过数字技术还原真实世界物体的最好方法之一。在人类漫长的发展历史中，以何种方式更好地再现世界一直就被作为一个重要的议题被一代代艺术家、科学家所研究。从早期的壁画到天井全景画，再到1789年罗伯特·巴克发明的全景画，以及之后发明的摄影、摄像艺术都是不同时代先贤们对这个问题所给出的解决方案。（见图1 庞贝古城壁画遗址）这些传统的创造幻觉世界的方法和全息投影技术创造的效果相比都在不同方面存在缺陷，但是它们都体现出了人类对再现世界方法探索过程中的勇气。

全息投影技术由匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯（Dennis Gabor）在1947年为英国BTH公司研究如何增强电子显微镜性能手段时偶然发现，当时称为电子全息投影技术并应用于电子显微技术，凭借着这个发明盖伯在1971年获得了诺贝尔物理学奖。该项技术发明后，直到20世纪60年代激光技术的发现才取得了重大的进展。

图1  庞贝古城壁画遗址

目前，常见的全息投影可以分为两大类，一类为透射全息投影，其改进后也称为彩虹全息投影，主要用于包装、信用卡等领域的防伪；另一类为反射全息投影，这种技术通过控制光线的反射与折射呈现出彩色三维图像。展示活动中主要使用的就是后一种技术类型。通过多台投影机同时工作将三维画面投射在半空中，创造出具有很强的空间感和临境感令观众真假难辨的特殊效果。例如：传统展示中如果需要重点展示一件展品需要单独制作展柜，将其放入其中，并结合射灯增加展出效果。但是如果遇到展品尺寸很小或展品很贵重不方便暴露在强光下或空气中展出就造成了展出瓶颈。在使用全息投影后这个问题就变得非常简单了，通过数字化的加工不仅让观众可以很清晰地观看展品，而且还可以结合交互设施让观众通过旋转、缩放等功能观看展品的细节。“传统艺术设计更强调空间，更强调固态，新的艺术设计更强调过程和场景。”全息投影技术极大地丰富了展出手段，为展示活动的发展提供了新的广阔的空间。

二、全息投影在展示中的适应性分析

从视知觉角度分析全息投影技术可以更有助于了解该技术在展示活动中的适用性。“当梯度被看成式样的变形时，就能加强深度效果。”在自然界中人类因为左右眼的位置偏差产生空间感，在现实空间中物体距离眼睛越近就越清晰，反之则模糊。同样，光线也是产生空间感的重要因素。传统绘画中为了加强空间感会将画面中心处理成亮度最大的区域，其它方向亮度依次递减。（见图2 伦勃朗油画《夜巡》）现代展台中会使用射灯对展品重点照明，以增加展品的质感和体积感。为了模拟这几种真实感，全息投影在投射时就需要将被投射物体各个角度无缺损地投射出来，而且投射的虚拟物体越大空间感会越强。但是遗憾的是目前所有实际应用的案例投射的物体面积都很有限，其原因在于投射光源的亮度不足。

图2  伦勃朗油画《夜巡》

对于光源的探究可以先从生活中看电影的经历谈起。电影院都是无窗、避光的环境，电影开演后所有的灯光都将关闭。为了保证最佳的屏幕投射效果就需要最大限度地减少不必要光线的干扰。直射的投影尚有如此问题，全息投影在投射出光线后还需折射才能形成立体影像，这过程中的光衰减更为严重。因此，解决的方法包括减小投射面积，提高投射精度；减少不必要的光线干扰，将设备安放于相对较暗的空间中。例如2010年上海世博会震旦馆，展馆设计以中国传统玉文化为核心展开。通过表现玉在中国文化中寓意的“仁爱、义行、礼貌、智慧、信誉”等美好品德，揭示出中国城市在未来发展中所要向往和追求的境界。在避光的主展厅使用了16台小型全息投影和一台大型全息投影生动展示了从新石器时期至明清时期，跨越千年的玉器文化，让观众在吃惊之余赞不绝口。

图3  上海世博会震旦馆全息投影

那么全息投影何时才能摆脱以上限制在展示活动中更加灵活地使用呢？这个问题的解决最终还需要依赖于人造光源的改进。因为，目前人造光源的亮度还很难超越太阳光的亮度，这就决定了在未来很长一段时间展示活动现场使用全息投影设备时还需要设计避光的空间，而不能在白天户外直接使用。

三、全息投影的信息传达方式分析

在传统媒介方兴未艾、大行其道的年代，麦克卢汉曾说过“借助印刷媒介的传播迫使人‘用一种特殊的逻辑来组织视觉经验。’”传统的媒介在传播信息时需要借助人们的逻辑和事件发生的因果关系，以文字和图片的方式展现事实让人感知。这种方式的不足在于它过于侧重于视觉元素的传播而无法将现实世界中多样的、纷繁的和多重感官的特点展现出来。特别是无法将这些以多种感官形式传达给观众。全息投影技术则正与之相反，它的传播方式以高度的还原性见长，可以很好地将观众从被传统媒介割裂的人与自然的关系拉回到人与自然的平衡状态。它可以很直观地将信息传达给观众，无须再进行逻辑的转化和传播信息符号的适应性分析，也就是说这种展出方式可以跨越国界和民族之间的文化障碍。这对于展示活动将是巨大的突破，在世界任何角落借助于全息投影设备，观众都可以身临其境地仔细观察远在他处的任何展品。

“把印刷文字转换为现实图像所需要的想象力是一回事，把电视屏幕上看见的图像转换为现实图像所需要的想象力又是另一回事”。今天在全息投影技术逐步走向成熟的阶段，不妨再加上一句“全息投影技术投射出的近乎现实的图像将会刺激大脑，大脑会想象出什么就又是一回事了”。毫无疑问，全息投影技术将会对未来很长时间人们获得信息的方式产生巨大影响。

四、全息投影在展示活动中的发展趋势

“在许多人看来，信息科学，随着电子通讯和声像媒体的发展，会像社会学一样，改变着认知心理学和哲学。”传统的设计讲究规范，规范版式设计、规范LOGO、规范观众的参观方式和路线，但是未来展示活动讲究的规范将会是符合观众的人机工程学习惯、符合数字化编程的规范。

全息投影技术发展的目标是对现实世界彻底的再现，可以想象当这个目标实现的时候，人类身处于一个被数字化了的社会，每天都会在不停地问一个问题——究竟什么才是真实的。“在电影《星球大战》中R2D2在地板上投射出莉亚公主的影像，美丽的公主变成了空中如幽灵般的幻影。”电影中的场景是全息投影技术的终极发展目标，在迈向目标的过程中一个典型的例子就是军队中的无人机项目。项目名称虽然是无人机，但还是需要有驾驶员来远程操控驾驶，驾驶员位于远方地面飞行模拟舱中，通過围绕在身边的显示屏观察即时传输回来的画面操纵飞机。对于驾驶员来说周围的一切既是真实的也是虚拟的，他不用再承担来自自然界的或是战场上的风险，却可以了解和控制现场发生的一切。“数字形式允许图像近乎无限地变形。”未来的展示设计在全息投影技术的支持下也将为观众带来这种体验，良好的展品可以使用全数字化的方式虚拟在观众面前，抽象的概念可以通过具象的画面在观众身边展现，展示设计对展示内容的阐释和解读将会完全超乎想象。

但是，最终全息投影技术在展示活动的使用还要依托于设计师对设计主题的理解。“豪气干云地把世界最新技术拿来乱用一气，并不意味着你的想象力与创造力是一流的。不要错误地把新技术等同于想象力与创造力本身。”技术只是实现展示设计目的的手段，如何使用才是决定全息投影使用效果优劣的核心因素。

五、结语

全息投影技术应用在展示活动中的时间还很短，存在的问题还很多，但可以预见的是随着技术的不断成熟和对技术使用的合理程度越来越高，未来它将为展示设计打开一片全新的领域。

（作者单位：天津职业技术师范大学艺术学院）