HoloPixo是如何實現不用任何介質進行全息成像的？

01-12

看到 @叛逆者關注進來的。

他們的官網有不少新聞（HoloPixo,全球唯一無介質裸眼全息顯示技術），說自己不需要目鏡、不需要任何介質，差點以為人類VR的終極物理難題被這個亦庄的創業公司完美解決了……

直到發現他們的官方微博上有個demo：Sina Visitor System……

有人說machine learning話題下民科成群，VR/AR表示不服……

我是未來Futurus的創始人徐俊峰。CES2017之後，我接著參加了矽谷高創會、矽谷黑科技峰會等一系列活動，這周剛回國，沒能及時回復，非常抱歉。

我們相信，流言止於智者，但即使是智者也需要一篇客觀的技術解釋。

本篇技術解釋，需要一些簡單的物理學常識，閱讀全篇約需6-8分鐘的時間。

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事件的前因後果

CES剛一結束，同事告訴我，有個知乎ID為 @麥克李且自稱物理教授的新註冊用戶對我們的技術進行了不恰當的評論。

@麥克李自稱有社會責任感，敢於對一些新生事物進行分析與評價。我們對此表示肯定，也非常感謝你對我們公司產品的關注。但是缺乏調研，通過主觀臆斷進行錯誤的假設和分析，就是 @麥克李你的不對了。

其實，當同事在我們微信群轉發知乎上 @麥克李的回答時，我們也認為，被別人「黑」這是件好事，我們也能夠借這個機會，針對大家可能產生誤解的新技術作更詳細的闡述與科普。

但就在這周回到北京後，我的回應還沒有寫完，突然發現 @麥克李把回答自行刪除了，雖然刪除的原因我們不得而知…… 但我們還是願意在知乎這個知識分享平台上，以嚴謹的態度繼續和廣大知友進行真誠的溝通，為此我們會根據 @麥克李之前的回答截圖中的問題點進行一一回復。

2 先澄清結論

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HoloPixo：我們做的確實是漂浮在空氣中的實像，普通相機不像人有兩隻眼睛，所以拍不出立體感，這就好比閉上一隻眼睛就無法欣賞到電影的3D效果。這篇文章後面會有充分的證據和詳細的解釋。當然，最簡單的方法還是到我們公司看實物。

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Horizon HUD：我們猜測，@麥克李可能是因為查不到我們產品具體的規格，就易得性直覺 (availability
heuristic) 地假想了Horizon HUD是投影在擋風玻璃膜上，然後對此展開一系列技術分析與評論。但恰恰，我們的技術原理不是這樣的，詳見後述。

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πLOT：@麥克李說的成像焦距的問題是有一定道理的，但結論是完全錯誤的，詳見後述。

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Smart W-HUD：同時，我們也非常樂意給 @麥克李介紹一款你沒有提到的技術， Smart W-HUD，這是我們給奇點汽車研發的下一代前裝車載抬頭顯示器，是大尺寸遠距離成像。

3 具體技術解釋

詳解一、HoloPixo

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關於全息和光場。（如果大家聽我講解「全息」顯示）我們這個產品雖然叫「全息」顯示器，但此「全息」非物理學上的全息，而是一種基於光場重構的空氣中實像顯示技術。

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關於全息的群眾基礎。電影里華麗地漂浮在空氣中的顯示器，常被大家稱為「全息顯示」；既然「全息」的群眾基礎這麼好，很多透明顯示和立體顯示相關技術，都會加一個「全息」的藝名；例子有好多，比如阿里巴巴上賣的投影「全息」膜；如HoloLens也並不是「全息」顯示器（雖然有光波導和光柵部件），只是簡單雙目立體虛像顯示。

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關於順暢的技術溝通。如上所述，如果我們跟大家說，我們做的是科幻電影中的光場顯示技術，他們會問「what!? 哪部電影?」；如果我們說，我們做的是科幻電影中的全息顯示技術，他們會說「哦！我知道！Iron Man！我知道！Star Wars！Master Yoda！」所以，借用大家原有的習慣用語和認知圖式 (schema)，方便讓新的科技更容易被理解和溝通。

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關於正真的全息。其實全息做的最久的公司是Austin的Zebra Imaging，但是激光全息做得再好，也做不出科幻電影裡面那種有未來即視感的空氣中漂浮成像的「全息」；彩色全息圖更像是放大版的激光防偽標籤，需要多色激光照射才能有較好的顯示效果。

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科幻電影裡面「全息」怎麼實現？我們的回答是，只有重構光場，才能讓觀眾感覺到是在空氣中成像，即實像。重構光場，需要復原虛擬物點的五個參數，空間位置（x,y,z），以及光束方向（theta, phi），這樣就可以看到空氣中所成的實像了。當然，如果是運動的畫面，還需要加一個時間維度t。這裡做個小的科普，其實，通過極致的光場重現，也可以像全息一樣再現光的亮度（振幅），相位，甚至是極化，跟傳統的全息在物理本質上並沒有太大的差別。（因此，@麥克李提到的光場只是幾何光學，不是波動光學，從物理的本質上來說，其實並不完全正確。）

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怎麼重構光場？最簡單的方法是做一個大口徑的薄凸透鏡等效光學系統，投影實像，如圖。

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關於@麥克李的評論 - 手沒被照亮。@麥克李否定實像，繼而否定光場，用了一個非常簡單的理由，他認為如果HoloPixo是重構光場，那麼像應該是實像，且手放過去時，應該被照亮。那舉個簡單栗子，如果人在一個照度為5000lux的白天環境，把手放到300nits的電腦屏幕前，會被後面的屏幕照的賊亮嗎？當然不會，這是非常簡單的常識。但是，這也只能證明@麥克李的物理基礎不太好，並不能證明HoloPixo成的是實像，或者說是像懸浮在空氣里的。

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關於@麥克李的評論 - 遠距離只能產生幾個像素點，對嗎？答案當然是否定的，詳情請百度初中物理的薄透鏡成實像原理。

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HoloPixo到底是不是實像？像是不是漂浮在空氣里的？怎麼證明？

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方法一，同時帶著兩隻眼睛，來我們公司看一下實物。

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方法二，參見對聖誕節的視頻的詳細講解。虛像在鏡子裡面，實像在空氣裡面，如果能證明像在空氣裡面，一切就很明確了（如圖）。因為視頻會把三維的空間壓縮到二維平面，所以在視頻裡面很難看出像在空間里的位置。然而，有一個很簡單的方式可以用來判定視頻中物體的前後位置關係：左右移動相機的位置，通過觀看兩個物體的相對移動的關係，就可以判定前後關係。結論嘛很簡單，我們的像的確是實像，懸浮在空氣里。

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右邊是能夠證明我們技術的視頻鏈接：聖誕祝福視頻解析HoloPixo

詳解二、Horizon HUD

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成像方式：@麥克李假想Horizon HUD的成像方式是在擋風玻璃上貼了一張膜，然後把圖像投影在膜上。然鵝，我們並沒有採取這樣的方案啊。

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那麼誰採用了@麥克李認為的成像方式呢？國內外有些玻璃廠、初創公司以及光學膜企業，如FY，XC，K*X等一些公司，正在研究類似的技術，作為友商我們不便過多評論，@麥克李關於直接投射擋風玻璃的成像距離的論點是有一些道理的（再次強調，我們採用不同的技術，不存在該問題啊）；實際上投影在薄膜上充當HUD，最大的難題是如何保證極高的亮度和極低的功耗，此外，紫外輻射、色彩、重影等重要的技術難點 @麥克李卻沒有提到；如果把所有這些問題都解決，即便直接投影在擋風玻璃表面，成像距離近一些，也已經算是很不錯的技術突破了。

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事實真相。@麥克李沒有充分進行調查，也沒有詢問我們具體產品原理和參數，把其他友商的技術，直接嫁接到我們產品上的行為稍有欠妥。實際上，我們採用特殊的成像技術，在極低功耗的情況下，解決了亮度和重影這兩個難題。同時我們也不存在成像距離的問題，下圖，是我們發給外部的Horizon HUD (AR HUD) 的技術介紹頁，可以清楚地看到，我們的HUD圖像是投影在空氣里的。

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因為全世界目前只有我們公司可以做真正的AR HUD，處於技術保密的考量，細節就不詳細說了。

詳解三、πLOT：

這個牽扯到產品定義，需要平衡的因素特別多，說起來就更複雜了，我們後面會再詳細寫一篇文章來說。

總的說來，後裝的產品，客戶需要的是一個比手機更加安全可靠、功能也更加強大的產品。

類似Navdy的DLP方案，具有一些先天不足，如可靠性差，安全性低，眩暈，顯示效果差強人意。比較明顯的例子是，國內的車蘿蔔和哈德二代產品，也都採用了TFT的方案取代DLP方案。

另外 @麥克李提到了一個成像距離的概念，這個需要重點講一下的。

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汽車內部顯示屏位置的演變過程。汽車內部顯示屏的目視距離無法調整，但是最近10幾年來，如下圖所示，汽車中控顯示屏位置越來越高，距離並沒有越來越遠。在車內的近距離顯示的前裝的屏幕，並沒有像 @麥克李說得那樣一無是處。

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目前市場佔有率最高的最好用的導航屏幕是什麼嗎？簡單粗暴，如圖。為什麼？功能強大啊，地圖隨時更新，實時路況，免費，且人手一部。成像距離是多少？

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法律法規。美國,NHTSA–2010–0053, AAM, SAE J2397；歐州, 英國TRLPA3721/01, HARDIE Design Guidelines
Handbook；日本, JAMA。大體來說，就是需要屏幕和視線的夾角越小越好，小於30度是底線。但並沒有要求成像距離有多遠。

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如圖，我在寫得另外一份技術介紹裡面，提到車載屏幕的趨勢是越來越上，越來越中間，越來越大，越來越遠。