“全息投影”带来的体育观赛革命已越来越近

全息投影的应用相比于更倾向服务个人的AR、VR技术,更符合多人观看的场景和体育的属性。更重要的是,它的应用将会真正消弭传统体育与电子竞技之间的差异。

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▲“本场比赛的直播画面中加入了选手所选英雄的AR影像”

9月14日,经过整整6小时的鏖战,RNG在先下两城的情况下被IG连扳两盘,在决胜局中又被IG逼到绝境,不过依靠最终的一波中路团战成功翻盘,以3:2的总比分拿下2018 LPL夏季赛冠军。

然而在赛前,这场比赛最吸引人眼球的却是3天前网友在微博上曝出的一则消息:“本次比赛现场观众将有可能通过全息投影技术观赛。”根据网友发出的照片,在比赛场馆中央已经搭建好了《英雄联盟》游戏画面中的整个召唤师峡谷的模型,并“可以在次日展开测试”。

这一切看起来无疑让人兴奋,因为一旦实现,则意味着全场数万观众可以像观看一场足球或篮球比赛一样,看着电竞比赛中的角色以3D立体形象出现在实体的峡谷中并进行对战。

如果这都能够实现,那么对整个体育赛事的转播和观看都将是一个极其重要的技术动力。除了电竞,想象一下,大家以后就可以在酒吧、在广场乃至在家中,把一场足球比赛全息投影于一张桌子上,一起围观这场缩小了的立体比赛。
不过,这个带来超大想象空间的火苗很快就被浇灭。

9月12日,英雄联盟官方通过微博辟谣,称“此次LPL夏季赛决赛并不会采用全息投影,目前的技术还没有成熟到这个地步。”

根据懒熊体育在比赛现场的观察,此前搭建好的召唤师峡谷模型的确仅仅是用于营造氛围,只有在观看网络直播时会看到选手所选英雄的AR动画。现场观众所看到的比赛画面仍然由大屏幕呈现。这与去年在鸟巢举行的英雄联盟S7全球总决赛开场的巨龙是同种技术。

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▲去年S7总决赛鸟巢的AR画面中的巨龙

但失望过后,我们决定认真探究一下,离全息投影观赛到底还有多远?

“全息投影”带来的体育观赛革命已越来越近

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▲此前传闻为全息投影而搭建的召唤师峡谷实际只是装饰模型

什么是全息投影?

根据维基百科的定义:全息投影(Holography),是一种通过相干光(如:激光)干涉原理,把被摄物体反射/透射光波中的全部信息记录在某种媒介(如:胶片)上,并用特定的方式再现出来的影像技术。

简而言之,全息投影技术主要分为两步。第一步是“记录”——捕捉物体光波信息;第二步是“再现”——利用衍射原理显示光波信息。

“记录”的原理,实际上早在1947年就被英国物理学家丹尼斯·盖伯(Dennis Gabor)所发现。全息投影早期多应用于电子显微技术研究中,后来也用于制造微型防伪标签。

在之后很长一段时期内,人们对全息投影的关注点都放在“再现”这一步骤上。因此,后文中出现的“全息投影”皆指代全息投影的“再现”过程。

儿时看过日本动漫《游戏王》的朋友们都知道,动漫中正是运用全息投影概念将原本枯燥的平面卡牌游戏变得十分逼真。

《游戏王》中的战斗画面可以很好地诠释全息投影的最终展现方式:不用通过任何特殊介质,在空气中就能显示出物体的全息影像(holographic image),人用肉眼从不同的方位和角度观察,能看到被摄物体各个角度的立体画面,甚至能在影像中穿梭自如。

但目前,真正的全息投影大体还停留在概念阶段。因为想要在空气中再现被摄物体的全息影像,空气中就必须形成能够反射光源的介质。如果不经过特殊手段处理,空气本身很难做到反射光源而进行成像。

常见的“伪全息”

近年来,全息投影这个词在娱乐表演领域经常出现,但由于无法满足“在空气中成像”这一标准,所以这基本上只能算是“伪全息”。不过,通过一些“伪全息”技术,也能够在一定程度上达到与“真全息”类似的视觉效果。

目前的“全息”多用于产品展示或者某种现场活动的短暂效果,主要有下列几种实现方式:

1. 佩珀尔幻象

1862年,由科学家约翰·佩珀尔发现的“佩珀尔幻象”(Pepper Ghost)原理,是目前最常用的“伪全息”技术。

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▲早期“佩珀尔幻象”在舞台剧中的应用

如图所示,在舞台前呈45度角放置了一块透明玻璃,表演者在舞台下进行表演。将灯光打在舞台下的表演者身上,然后透过玻璃便可以把表演者的影像再现在舞台上的特定区域,犹如凭空出现的“鬼影”一样。

2001年,全息膜的诞生让人们可以利用佩珀尔幻象在舞台上实现更加逼真的虚拟幻象。现在一些全息膜里面有许多细细的线路丝。借助这些线路丝,人们通过手指触摸就能与全息影像进行互动。

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▲李宇春在春晚中的节目便是利用佩珀尔幻象而做到的

2015年春晚,李宇春的节目《蜀绣》让很多人印象深刻:她在表演时突然分出三个分身,形成4个李宇春同台演出的奇特场景。另外国际上比较典型的案例包括:2014年billboard颁奖礼上,已故“摇滚天王”迈克尔·杰克逊“复活”唱新歌;2010年,日本虚拟偶像初音未来的演唱会也是利用全息膜把虚拟的初音未来“实体化”。

但全息膜技术的缺点在于可视角度会受较大限制,当观众在某些特定角度观看图像时,会产生变形。

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▲央视羊年春晚视觉总监介绍全息膜

2.水雾投影

该技术的实现原理就类似海市蜃楼,将提前制作好的全息图像通过激光投影到水蒸气上。利用水蒸气对光的反射,形成立体图像。不过由于控制水蒸气的颗粒大小和密度均匀性的技术目前还有待完善,因此水雾投影的效果并不理想。

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▲水雾投影目前效果并不理想

3.视觉暂留

视觉暂留原理指的是物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后,人眼仍能在约0.1-0.4秒左右的时间内继续保留其影像。

利用视觉暂留原理,上图中这个像电风扇的东西,通电后叶片开始旋转,而安装在叶片上的LED灯就会发光而显示出图像。因为没有边框,也没有固定的屏幕,动图看起来就像悬浮在空中,十分逼真。

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▲世界最大的运动鞋零售商Foot Locker在门店利用视觉暂留现象营造出“全息”效果

4.小型爆破

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在空气中不断形成微小型的爆破,生成能够反射光的颗粒,达到形成全息影像的效果。显然,这种实现方式的技术难度极大、成本极高,甚至可能威胁到观众的人身安全,因此很难大众化。

何时才能全息观赛?

尽管“伪全息”技术已经在娱乐领域付诸实践,但要应用在体育直播领域还为时尚早,更别说达到“真全息”的水平了。

不过科技巨头们正在马不停蹄地进行研究,希望能够尽早在体育比赛中应用全息投影技术——至少先实现“伪全息”观赛。

体育比赛的一大难点在于其中的人和物体通常处于高速且不停歇的不规则运动中,这对图像收集造成了不小的难度。

2018年2月,日本电信公司NTT宣布,他们在精确捕捉体育比赛中运动员的3D视频信号上取得了突破。NTT的这项技术名为Kirari!,通过在体育场馆周围安装多个小型定点摄像传感器,把它们所拍摄的一切数据上传到后台处理器中,然后再进行巨量的视频处理和渲染,就能够得到体育比赛的全息影像。

NTT表示,希望在2020年东京奥运会上能够将这项技术应用到观赛中去。

科技巨头微软(Microsoft)则希望通过自家的可穿戴设备Hololens来投影全息影像,达到“全息观赛”的效果。2013年,微软与NFL达成了价值约为4亿美元的合作协议;而2016年,微软发布的一段视频则为我们描绘了未来NFL的全息观赛方式。

另一家可穿戴设备公司Magic Leap也在2018年2月与NBA达成了合作。未来将通过向用户眼前投放一个虚拟的屏幕,把NBA的比赛内容加进Magic Leap的眼镜产品中。

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▲目前利用可穿戴设备可以达到类似于全息的效果

Magic Leap公司CEO罗尼·阿博维茨(Rony Abovitz)曾在采访中表示:“2到5年之内,人们将可以用Magic Leap的眼镜观看NBA比赛直播或其他内容,其画面也将会是一种支持互动的全息投影。按照计算能力的发展曲线来看,尤其是后端处理器方面,我们离那一天只有个位数的年份了。”

不过说句题外话,Magic Leap最近正在遭受铺天盖地的质疑,罗尼·阿博维茨所说的话目前已经不好相信了。

但梦想总是要有的,体育转播和观赛已经停留在一个形态上很久了,近几年无论AR或者VR都一直试图给它带来新的变革,然而实际挑战重重。相比之下,全息投影的应用相比于讲究或只服务于单个人体验的AR、VR技术来说,更符合多人观看的场景,这也更适合于体育的属性。

更重要的是,它的应用将会真的消弭传统体育与电子竞技之间的差异。

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