在上一期的文章中，我们揭开了“全息”一词的神秘面纱，了解了它不仅仅是一种炫目的视觉特效，而是一种基于干涉和衍射原理、能够完整记录和再现三维信息的成像技术（请点击阅读《什么是“全息”？——全息技术的定义与原理（一）》）。而这一期，我们将深入了解全息技术的主要类别——主要包括光学全息技术、数字全息技术与计算全息技术。
全息影像桌（图片来源：[3]）
光学全息技术：全息的“老祖宗”
如果把全息技术比作一门古老的武艺，那么光学全息技术无疑就是它的“正宗嫡传”。
正如上一期所言，光学全息起源于20世纪40年代，由诺贝尔奖得主丹尼斯·加博尔（Dennis Gabor）提出，真正的发展则在1960年激光问世之后才如虎添翼。它的基本原理是：通过一束激光分成参考光和物光，让物光照射到物体后散射，再与参考光在全息材料（如光敏胶片）上干涉，记录下相干光场的强度和位相信息，形成一张记录全部信息的干涉图，也就是我们常说的“全息图”。
光学全息术的记录与重建过程（图片来源：[5]）
播放或再现时，只需用一束与原参考光相似的光照射全息图，原本三维的光波前就会“重建”，让观察者从不同角度都能看到物体的不同侧面，就像真的物体悬浮在空中一样。
光学全息防伪标签（图片来源：网络）
光学全息的优点是能实现极其逼真的3D重建，不依赖屏幕或眼镜。因此，广泛用于博物馆文物复原、工业检测、安防防伪（如人民币上的激光标签）等领域。光学全息的局限性则在于：其一是，需要非常精密的光学系统和稳定环境，对光源、振动控制要求高；其二是，实时性较差，难以动态更新或处理运动图像。
数字全息技术：全息进入数字时代
数字全息技术是将全息干涉图通过CCD（电荷耦合器件）或CMOS图像传感器记录为数字图像，再通过计算机算法进行存储、处理与重建。这一过程中，图像可以不经过传统光敏材料，而是直接以数据的形式存在，并可以使用计算算法复原出三维图像。
数字全息术的记录与重建过程（图片来源：[5]）
这种方式的核心优势是“可计算、可修改、可存储”。比如我们可以把拍到的数字全息图像通过软件算法进行滤波、增强、聚焦，甚至动态重建出不同深度平面的图像。相比传统光学全息，数字全息更灵活、更易操作，也更适合与人工智能、图像识别等技术融合。
数字全息显微仪对细胞融合过程的成像结果（图片来源：[6]）
数字全息的优点在于：成本较低，设备便携，系统构建灵活；可数字化处理、长期保存和传输；实现动态/实时成像的潜力大。局限性则是依赖高速计算资源，对算法精度和成像模型要求较高。
数字全息的应用方向主要有以下几个方面：
生物显微成像：无需染色即可观察活体细胞的三维结构与运动。
工业无损检测：可用于检测材料微变形、应力集中等精密结构。
教育和科研：可用于虚拟实验、立体投影和远程教学等。
基于数字全息的三维形貌测量（图片来源：[4]）
计算全息技术：重构现实的新力量
与前两种“以记录实物为主”的方法不同，计算全息技术（Computer-Generated Holography, CGH）则是“凭空生成”的全息影像。
它不再依赖实物或物光干涉，而是用计算机根据三维模型或数学公式直接“计算”出一张全息图，这张图经过投影或干涉后就能重建出所需的3D图像。简单说，它是全息版的“建模+渲染”。CGH就像是3D打印技术的“光学兄弟”，用光的方式构建虚拟世界。
计算全息技术的流程（图片来源：[7]）
计算全息的数学核心在于光的传播模拟，特别是衍射计算（如傅里叶变换、角谱方法等）。通过这些计算，系统可以模拟物体如何在空间中发光并传播光波，再生成相应的干涉图。
计算全息的优点在于：无需实物输入，完全由计算生成，更具灵活性和创意空间；便于集成到数字内容生产链中，如游戏、动画、数字孪生；能与GPU、AI等技术深度融合，实时渲染潜力大。局限性则是高分辨率高质量的CGH计算量巨大，对硬件要求高。
计算全息的典型应用有以下几个方面：
全息投影显示：例如展会上用于打造悬空人像、虚拟主持人。
虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中的裸眼3D呈现。
医疗可视化：重建器官或手术场景的立体显示。
未来电视或电影成像：实现无需眼镜、360度观看的沉浸体验。
全息光学未来方向展望（图片来源：[1]）
总结来说，光学全息技术记录真实、质感强；数字全息技术灵活高效、适合实时与处理；而计算全息技术则像虚拟魔术师，可凭空创造出任意三维世界。这三类全息技术，为我们的未来打开了前所未有的想象空间。
参考文献
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/6emtk7xXr5bt1LYihWzCFw
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/q0DD4-2P2onnV61U_apgxQ
[3]https://mp.weixin.qq.com/s/BJvv_lbKyHp26UUsDOx-yQ
[4]https://mp.weixin.qq.com/s/fFAdUg0ktiLdfdvx-aC_iQ
[5]https://mp.weixin.qq.com/s/P_K1rqt8LsruavSKBJmI6A
[6]https://mp.weixin.qq.com/s/QDNy43SYz8DqSqrPPREtzA
[7]Slinger C, Cameron C, Stanley M. Computer-generated holography as a generic display technology[J]. Computer, 2005, 38(8): 46-53.