Daniel Smalley一直以來的夢想是打造科幻電影中的那種3D全息圖。但在《鋼鐵俠》中看到托尼·史塔克把手伸進一種鬼影般的3D全身盔甲時，Smalley意識到他永遠都無法通過全息技術和面向高科技3D顯示器的當前標準來實現那一點。因為史塔克的手會遮擋住全息圖的光源。“這令我感到苦惱”，Smally如是說道。這位美國楊百翰大學的物理學家從此開始思考如何能夠繞開這一點。

    借助所謂的體三維顯示（volumetric display）技術，系統可以通過一個例子來創建上圖中的漂浮蝴蝶

    Smalley的團隊采取了一種不同的方法，利用所謂的體三維顯示（volumetric display）技術來創建用戶能夠從任意角度感知的移動3D圖像。部分物理學家表示，這種技術更接近于《星球大戰》電影中的萊婭公主3D投影。英國格拉斯哥大學的光學物理學家Miles Padgett說道：“這能夠做到全息圖所不能做到的事情，亦即為你提供一種全視角的視圖，一種萊婭公主式的顯示圖像，因為這根本就不是全息圖。”

    這種技術的原理就像是高度版本的Etch a Sketch應用：通過一組由近似不可見的激光束所呈現的作用力來捕獲名為纖維素的植物纖維的單個顆粒，并且不均勻地將其加熱。這樣，研究人員就可以推拉纖維素。第二組激光則把可見光（紅色，綠色和藍色）投影至粒子上，照亮在空間中移動的粒子。人類無法通過比每秒10次更快的速度來辨別圖像，所以如果粒子的移動速度足夠快，它的軌跡就會如同一條實線，就像在黑暗中移動的煙火一樣。如果圖像的變化速度夠快，它看起來就會像是在移動。顯示圖像可以疊加在真實的對象上，這樣用戶就能在真實空間中環繞其走動。

    目前創建的圖像非常小，只能用毫米作為計量單位。而且在以一種創建移動圖像幻覺所需的速度下，系統只能繪制出一條簡單的線條。該團隊成功描繪出一種移動螺旋式線條，以及靜態的蝴蝶輪廓

    哈佛大學納米技術研究員William Wilson指出，技術仍然需要投入大量的研發努力，但這種簡單的設計擁有非常巨大的改進空間。

    與現有的3D顯示技術相比，這種方法具有一系列的優點。全息技術主要是向包含衍射光柵的2D屏幕發送光線來創建3D圖像。光柵能夠操縱光線的路徑，干涉光線以產生包含深度的圖像感知。先進的全息圖可以實現全色和真實尺寸，但由于光必須始終是出現在2D表面，所以視角十分有限。另外，因為以高速改變衍射光柵十分困難，所以全息圖通常為靜態影像。

    與之相比，體三維顯示技術能夠在3D空間中重建圖像。大多數現有的系統是把圖像投影至快速旋轉的2D屏幕上。更復雜的顯示器（包括為Smalley提供啟發的東京慶應義塾大學研究項目）則在3D空間中使用超熱等離子體球，但它們目前只能使用一種顏色。其他方法則通過增強現實硬件（如微軟HoloLens）來創建一個3D圖像出現在真實世界中3D錯覺，但它們都需要專用的頭顯，而且對計算要求非常高。

    *新的系統已經可以通過比傳統電腦屏幕更高的分辨率來創建圖像（高達1600DPI）。但為了創建包含復雜運動圖像和更大可視化的逼真影像，物理學家需要找到加速粒子運動的方法，并且同時控制其中幾個粒子。

    Smalley說在如何解決這兩個問題上他已經有了眉目，他說：“如果我們在接下來的四年中取得像過去這樣巨大的進步，我相信我們將會成功實現合理體積的顯示圖像。”

    亞利桑那大學光學物理學家Nasser Peyghambarian表示，該技術的一個缺點是難以擺脫投影的鬼影般透視質量。這種現象的原因是眼睛會從圖像“正面”的粒子和“背面”的粒子接收光線。

    最后一個問題是，由于用來控制粒子的力量太小，系統很容易失去平衡。這可能會妨礙軍事應用，比如模擬3D戰斗場景來訓練士兵，因為任何強風都會影響軌道上的粒子。Smalley指出，為了繞開這個問題，系統可以散射只是暫時出現的粒子迷霧的光線。他說：“你永遠不會在颶風中使用，但用于戶外并不超出合理范圍。”

責編：樹懶