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全息成像让虚拟篮球拍起来像真球

如何做到逼真的篮球弹跳触感？研究团队打造了一个带有气动触觉反馈设备的伪全息投影。

▲用于交互式立体显示的带有气动触觉反馈的伪全息投影如图，其开发的系统有3个主要组件，分别是伪全息显示、手势识别模块和触觉反馈设备。这些组件被连接到主计算机，并通过基于Unity平台的内部构建程序进行控制。其中，伪全息显示基于Pepper的投影方案，创造了一种物体“漂浮”在空中的错觉；手势识别模块使得用户可用手势与虚拟对象进行交互。除了视觉反馈外，该系统通过提供触觉反馈来提供更真实的交互感。其触觉反馈设备名为Aerohaptics，当用户操纵虚拟物体时，该设备使用指向用户手上的加压空气喷射，来触摸感觉，同时它还提供位置和强度控制，以适应各种交互场景。根据全息投影与用户之间的交互性质，Arduino控制器单元可区分多种操作模式，包括恒压模式、手部标志选择模式和手部跟踪模式。在恒压输出模式下，无论手的空间位置如何，系统都会向用户提供恒定的气动反馈，即用户会感受到相同的压力。在手部标志选择模式下，算法可以选择用户手的哪个部分（共6个标志，每个指尖各1个+手掌上1个）是跟踪系统的目标，系统可以准确地提供气动触觉反馈给不同的手部标志。

全息影像简述

全息影像是真正的三维立体影像，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。其基本机理是利用光波干涉法同时记录物光波的振幅与相位。由于全息再现象光波保留了原有物光波的全部振幅与相位的信息，故再现象与原物有着完全相同的三维特性。与普通的摄影技术相比，全息摄影技术记录了更多的信息，因此容量比普通照片信息量大得多（百倍甚至千倍以上）。全息影像的显示，则是通过光源照射在全息图上，这束光源的频率和传输方向与参考光束完全一样，就可以再现物体的立体图像。观众从不同角度看，就可以看到物体的多个侧面，只不过看得见摸不到，因为记录的只是影像。

全息成像

将直接照射至全息板平面上的光作为参考光；而将透过全息板（未经处理过的全息板是透明的）的光射向物体，再由物体反射回全息板的光作为物光，两束光干涉后便形成全息显示图像。由于记录时物光与参考光分别从全息板两侧入射，故全息板上的干涉条纹层大致与全息板平面平行。再现时，利用光源从左方照射全息板，全息板中的各条纹层宛如镜面一样对再现光产生出反射，在反射光中观看全息板便可在原物处观看到再现的图像。制作反射式全息显示图像时，通常采用较普通透射式全息显示图像更厚的记录介质（厚约15μm的感光乳胶层）。因干涉条纹层基本上与全息板平面平行，介质层内形成多层干涉条纹层，即反射层，故全息板的衍射相当于三维光栅的衍射。