这个神奇特性的核心原因在于信息的分布式存储。这与普通照片的“点对点”记录方式完全不同。
普通照片(点对点记录): 想象一下用普通相机拍照。物体上的A点,通过镜头成像,被记录在胶片或传感器上的A’点;物体上的B点被记录在B’点。每个点的信息都存储在底片上的一个特定位置。如果你把照片撕掉一半,你就永远失去了那一半画面所对应的所有信息。
全息照片(分布式记录): 全息摄影记录的不是物体的像,而是光的波前(Wavefront)。过程如下:
因此,关于整个物体的信息(包括其三维形状、深度、纹理等)被“编码”并“涂抹”在了整张干板上。信息不是局部的,而是全局分布和冗余存储的。
打个比方: 把全息图想象成一扇窗户。无论你站在窗户的哪个位置(是透过左上角看,还是右下角看),你总能看到窗外的整个风景。全息图的每一小块,就相当于这扇大窗户上的一小块玻璃。你通过这一小块玻璃,依然能看到完整的物体,只是观察的角度受到了限制。
不完全相同。 虽然每一小块都能再现出整个物体的像,但这些像的视角(Perspective)是不同的。
这还是可以用“窗户”的比喻来理解:
同样地: * 用取自原始全息图左边的一小块来再现图像,你看到的将是物体的“左视图”。 * 用取自右边的一小块来再现,你将看到“右视图”。 * 用取自上方的一小块来再现,你将看到“俯视图”。
这种现象被称为视差(Parallax),正是全息图能够展现物体三维立体感的根本原因。所以,每一小块再现的都是完整的物体,但观察者能“移动头部”看到不同侧面的范围,取决于你用的是哪一小块。
全息图小块的尺寸对再现像的质量有三个主要影响:
视角范围(Parallax)减小: 这是最直观的影响。如上所述,全息图块越小,就如同窗户开得越小。你“摇头晃脑”能看到的物体角度范围就越窄,3D效果就越不明显。如果小块小到一定程度,视差效应几乎消失,图像看起来就更像一张普通的2D照片了。
分辨率(Resolution)降低,图像变模糊: 这是由光的衍射原理决定的。图像的细节是由干涉条纹中的高频信息(非常精细的条纹)来记录的。一个大的全息图包含了从疏到密的全范围干涉条纹。当你把全息图切得越来越小时,你就丢失了越来越多的高频信息。 在物理上,一个更小的孔径(即更小的全息图块)会导致更严重的衍射效应,使得再现出来的光点弥散开来,从而导致图像的清晰度下降,细节丢失,整体变得模糊。
亮度(Brightness)降低: 这一点很容理解。更小的全息图块能衍射的光能更少,因此再现出来的虚像自然就更暗淡。
特性 | 解释 |
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整体再现 | 信息分布式存储:物体上每一点的信息都散布在整张全息图上。 |
视角不同 | 每一小块记录的是从特定角度观察物体的光波信息,再现的像是完整但视角受限的物体。 |
尺寸与质量 | 全息图块越小,再现的像: 1. 视角范围越窄(3D感减弱) 2. 分辨率越低(图像越模糊) 3. 亮度越暗 |