全息术的真正含义：你可能一直误解了！
撰稿 | 凝光
想象一下，当你第一次看到《阿凡达》中的悬浮影像时，是否曾以为那就是全息技术？其实，这只是3D显示的冰山一角。自2009年电影上映以来，3D概念迅速普及，但许多所谓的“全息显示”只是商业包装的幻象。
十多年过去，全息显示在国内广泛传播，2015年春晚李宇春同台场景更让人印象深刻。商家常滥用“全息”标签宣传透明或3D技术，误导大众。全息术到底如何定义？那些炫酷效果又是怎样实现的？
图1：全息艺术效果图
全息概念已有70多年历史，从学术圈“出圈”后，产生大量混淆。许多人不知道，全息技术早已潜入生活：身份证、人民币防伪标签中都有它的身影。
随着技术演进，全息类型激增，连行业人员也常表述错误。为此，美国加州MetroLaser公司联合创始人James D. Trolinger在《Light: Advanced Manufacturing》发表综述，追溯全息术起源，并以大众能懂的方式解释定义，纠正常见错误。
全息术诞生于1947年，英国物理学家Dennis Gabor为提升电子显微镜分辨率提出“波前重建显微术”，命名为全息术，意为记录光波全部信息。但当时激光器未问世，研究搁置。直到1956年，Emmett Leith等人突破限制，伴随激光器出现，全息技术爆发式应用于显示、存储、测量等领域，成为光学重要分支。
早期定义如Yuri Denisyuk的“光学等价物”难以理解，后Adolph Lohman形象描述：光波被“冻结”在全息面，照明后“解冻”继续传播，形成逼真3D影像。
如今，全息术已超越光学范畴，涵盖声学、数字等类型。本文重点介绍光学全息和数字全息两种核心类型。
针对不同人群，作者提供简易版和专业版定义：
光学全息术
简易版：视全息术为“窗口”，记录光波信息；适当照明后，窗口“打开”，呈现3D影像，几乎无法与原物区分。
专业版：利用感光材料记录物体光波与参考光波的干涉图样，通过衍射现象重建原光波。
图2：光学全息术的记录与重建过程
数字全息术
简易版：光学全息制作复杂且静态，数字全息借助计算机简化流程，实现动态3D世界，让影像生动变化。
专业版：数字格式记录波阵面信息，通过传感器捕获干涉图样，计算机模拟衍射重建影像，可逐面扫描显示。数字全息发展迅猛，年发表成果超百篇，低成本计算机替代昂贵激光设备，革命性推动显微镜等医学应用。
图3：数字全息术的记录与重建过程
为寻求普适定义，James D. Trolinger汇总同行意见，发现定义多样难达共识。但他提出理想定义应包含以下特征：
全息术含记录和重建两过程，捕获波的全部信息（如光波、声波），精准复制传播。
重建影像具3D效果，带视差和深度。
不限于3D显示，应用广至防伪、艺术、测量等。
全息术非图像本身，而是媒介。
支持实时记录变化波，材料多样，甚至空气中也存在。
数字全息可在计算机中完成，无需物理设备。
基于此，作者给出一般定义：全息术通过干涉衍射原理记录并重建复波传播过程，适用于光波、声波等多种类型。
该定义覆盖以下全息术：
白光全息术、同轴全息术、离轴全息术、波前合成、浮雕全息术、全息投影、图像全息术、全息光学元件、全息光栅、像平面全息术、相位共轭镜、实时全息、数字全息、计算全息。
非全息3D技术常被误认：
立体摄影、佩珀尔幻象、蝇眼图像、柱透镜图像、光场成像、虚拟现实、集成立体图像等。这些技术虽有效，但全息术因重建完整波前信息，更符合人眼视觉，被视为理想3D显示。
常见错误表述包括：
“他是全息图”：人物形象非全息图，效果多非全息实现。
“那个图像是全息图”：全息术产生影像，但本身是媒介。
“重建物体”：重建的是影像，非物体本身。
“我会重建全息图”：全息图被构建用于重建，仅复制时可称重建。
论文信息
Trolinger. Light: Advanced Manufacturing (2021)2:34
https://doi.org/10.37188/lam.2021.034
希望本文帮你拨开迷雾，正确理解全息术。如果你有更多疑问，欢迎留言讨论或分享给朋友！
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来源：先进制造
编辑：云开叶落
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