莱娅在你的客厅：用微软 Kinect 投射星球大战风格的全息图

麻省理工学院基于对象的媒体组主任迈克尔·博夫 (Michael Bove) 在圣诞节给他的研究生送了一台 Kinect。这款测距、动作感应摄像头是微软 Xbox 360 游戏系统的附加组件，可将人体变成控制器，但博夫的学生用它做了更令人惊叹的事情。“一周后，”他说，“他们用它展示了全息图。”学生们破解了 Kinect，发现它是捕捉图像以进行三维投影的完美工具——换句话说，是全息图。

（哦，还有关于“全息图”的简短说明：“全息术”一词指的是技术，“全息图”是该技术的结果。“全息图”通常用作“全息图”的同义词，但由于 Bove 在我们的谈话中使用了“全息图”一词，所以我在这里也使用它。）

家庭全息视频聊天听起来像《星球大战》里的场景，但它比我们想象的更接近现实。全息技术与传统的 3D 电影制作一样，最终目标是提供更具沉浸感的视频体验，但技术完全不同。3D 摄像机是传统的固定摄像机，它只是捕捉两个略有不同的流，然后分别引导到每只眼睛——两个图像之间的差异产生了深度的错觉。如果你在 3D 电影前改变位置，你看到的图像将保持不变——它有深度，但只有一个视角。（对无需眼镜的 3D 感到好奇？查看我们的交互式入门。）另一方面，全息图是通过捕获从场景反射的光的散射作为数据，然后将该数据重建为 3D 环境而制作的。这可以提供更大的沉浸感——如果你改变视角，你实际上会看到不同的图像，就像你可以通过围绕真实物体旋转来看到它的正面、侧面和背面一样。博夫说道：“如果全息技术做得好，效果真的会非常震撼。”

捕捉这种散射光绝非易事。标准 3D 电影摄影机以两个不同的角度捕捉物体反射的光线，每只眼睛一个角度。但在现实世界中，光线以无数个角度从物体反射。全息视频系统使用产生所谓衍射条纹的设备，这种条纹基本上是精细的明暗图案，可以以可预测的方式弯曲穿过它们的光线。足够密集的条纹图案阵列，每个条纹图案将光线弯曲到不同的方向，可以模拟光线从三维物体反射的效果。

诀窍在于让它实时、快速且便宜。这是 OBMG 面临的最大挑战之一：设备目前极其昂贵，数据量巨大。“[我们] 试图将全息视频从实验室的好奇心转变为消费产品，”Bove 说。他们已经很接近了。使用售价仅为 150 美元的 Kinect 和一台装有现成显卡的笔记本电脑，OBMG 团队能够以每秒 7 帧的速度投射全息图。此前在麻省理工学院和康奈尔等其他机构取得的突破只能实现每两秒一帧的帧率——远低于电影所需的每秒 30 帧或电视所需的每秒 24 帧。一周后，麻省理工学院的学生将设备的速度提高到每秒 15 帧。Bove 说这远远超出了 Kinect 硬件的极限。下一步是降低全息显示器的成本。

目前的全息显示器是一种复杂的声光调制器，它是一种利用声波衍射和改变光频率的设备。但 OBMG 希望用一种消费者型号来取代这种调制器，这种设备是 Bove 的前任 Stephen Benton 首创的独一无二、价格昂贵的设备，他们希望这种型号能在不久的将来以仅仅几百美元的价格制造出来。几年后，真正的实时全息视频聊天就完全有可能实现。莱娅公主的全息求助？小菜一碟。毕竟，它是预先录制好的。

实时全息视频的挑战在于获取视频数据（就 Kinect 而言，就是图像像素的光强度，以及每个像素与相机之间的距离），然后动态地将这些数据转换成一组条纹图案。Bove 和他的研究生 James Barabas、David Cranor、Sundeep Jolly 和 Dan Smalley 只使用现成的硬件，这让这一挑战变得更加艰巨。

在该团队的实验室设置中，Kinect 将数据传送到一台普通笔记本电脑，然后通过互联网进行中继。在接收端，一台配备三个普通现成图形处理单元（GPU）的 PC 计算衍射图案。

GPU 与普通计算机芯片（CPU）的不同之处在于，它们的电路是专门为处理大型图形文件时经常出现的一组计算密集型任务而定制的。新系统的大部分工作涉及重新描述计算衍射图案的问题，以便充分利用 GPU 的优势。

家庭全息投影是一项相当不可思议的技术；它有可能彻底改变我们使用显示器的基本方式，从媒体到聊天。他的方法，通过使用廉价、容易找到的设备，可能是通向全息投影未来的最快途径，尤其令人兴奋的是，Kinect，一款售价 150 美元的视频游戏配件，最常用于教授 Soulja Boy 舞蹈，是实现这一未来的重要组成部分。