全息这个概念似乎被过度使用了。
随着AR/VR的蓬勃发展，全息技术也成了一个经常被提及的概念。在不同形态的产品中我们经常看到“全息”二字，如全息影院，全息投影，全息显示，全息光波导，等等。但这些概念中，有些是高门槛的前沿技术，有些可能基于早已成熟的平面投影技术。
那么， 这些“全息”产品有什么互通之处？要达到什么标准才能称之为全息？我们看到许多时候，消费者并不能完全理解和辨别全息技术。本文希望为全息概念提供一个全面的解释，从一个更高的层面上去看全息技术，提供一个区分几种全息实现方式的图谱。
我们可以把目前市面上跟“全息”相关的产品分为三类。
一、狭义的全息：全息是一种记录和还原三维物体全部光信息的技术。全息技术的概念最早是从上世纪六十年代便出现的全息照相技术（Holography）来的。典型的全息技术包括传统的全息照相，计算全息，和AR领域的光场技术。
二、主观感知的全息：在AR领域，人们也追求着还原虚拟物体的三维信息，让AR虚像尽可能的栩栩如生。但是，目前的AR显示技术还无法实现全部还原物体的光信息。今天的AR近眼显示设备通过双目视差和3D实时渲染的技术，使用户感知到立体的图像。我们把这种方式叫做主观感知的全息。
三、伪全息：类全息平面投影是近年来广为流传的一种借用全息概念的伪立体展示方式，其实际上是一种平面投影。它多用于如博物馆等的静态展示，也有放在舞台上虚实结合的动态效果。同样的方式，用作障眼法已经在魔术界有很多年的历史了。
在今天，把全息技术仅仅局限于狭义全息是不切实际的。由于有了计算机、AR光学技术等新的技术，来自不同领域的科学家希望获得全息的显示效果，并从不同角度切入。因而对全息技术进行了进一步拓展。
下文中，我们将从全息的基本意义展开，并区分几种不同全息的技术本源。
“显示技术的终极目的，是还原人眼看到真实物体的效果。”
让我们从显示技术本身的目的谈起，先引入一个基本场景：物体发出的光线，进入人的眼镜，由此人便看到了物体本身。
这是人类感知视觉信息的最基本的情形，而人类所有的显示和投影设备的终极目的，就是为了从视觉上还原这样一个场景，接下来的文章中，把这个场景叫做终极目的模型。
虽然这个模型看上去非常简单，但它是人类所有的记录和还原图像的技术的基本功能的抽象定义。
在终极目的模型中，我们用一个虚拟的曲面把现实物体包起来，那么现实物体向周围发出的所有光线都会穿过这个虚拟的曲面，也就是说，这个虚拟的曲面上获取到的光的信息，能够完整地还原现实物体的光学信息。
此时从人眼和现实物体之间截取这个完整曲面的一个小“窗口”，把现实物体每个点射向人眼的光线包括进去，则终极目的模型升级变成了两个步骤：光线从现实物体发出照射到“窗口”，光线从“窗口”继续前进进入人眼。
这个“窗口”便是所有的显示和投影设备所处在的位置，显示和投影设备从“窗口”制造和发射光线，模拟终极目的模型的后一半，给人眼还原模型前一半的现实物体的图像。因此显示和投影技术的现实目的就是利用终极目的模型中“窗口”处的光线数据，用设备还原到“窗口”的位置。
不同的“全息技术”都试图还原通过“窗口”的光信息，其效果各异。
全息技术的定义
传统平面显示设备以平面像素点的方式记录画面，对应“窗口”平面上的每一个点，只能记录一个颜色和亮度的数据，也就是图中所示的从现实物体到人眼的光线的数据。
然而事实上经过“窗口”面上的每一个点的光线都有不同方向的传播，因此平面显示记录其实损失了大部分维度，因此我们把它叫做“降维式”记录和显示方式。
这种方式显示的图像有个问题，就是如果人眼偏离了设计的位置，看到的图像便无法还原终极目的模型的现实物体的位置，甚至画面本身也会有畸变。因为它就是一个平面么。
而全息技术的产生便是要解决这个问题，达到真实的显示效果，就像是透过窗口看一个真实而立体的物体。
1. 狭义的全息技术
狭义的全息技术，比如典型的全息照相技术，在“窗口”的位置，记录和还原了每个点的所有方向的光线的信息。具体的实现方式是利用光的干涉原理把每个点的光线的方向和强度数据转换为可以通过显影记录的干涉条纹，在镜片载体表面对光敏介质进行曝光处理，获得记录了光线全部信息的全息光栅，相当于在光波长的尺度上对光的信息进行记录。还原的过程通过照射全息光栅，反向还原原有方向和强度的光线，从原理上实现了“窗口”上所有信息的再现，因此便有真实的立体成像的效果。
事实上，因为真正的全息照相技术的记录和还原对光学实验环境要求比较高，实验过程也比较麻烦，所以对于非光学专业人士而言，多数人其实很少有机会能见到真正的全息照相技术。
全息照相技术中所使用的全息光栅镜片的曝光制备技术在现在的一种近眼显示技术，全息光栅光波导技术中被广泛使用。
全息照相技术在实现的过程中利用光的干涉原理，使用相干光作为物体反射的光和参考光在底片的位置上发生干涉，用底片曝光记录干涉条纹。同样的方法被用作全息光栅光波导的制备过程。
全息照相跟大众生活相对脱离，而更多的存在于物理实验室中。而在AR领域，科学家们致力于将虚拟物体的影像放置于现实中，并尽可能的追求逼真的效果。他们希望的是能让普通人通过近眼AR设备，看到虚拟与现实融合的世界。
光场是一种实现全息的方式，也是AR领域的一种显示技术，但目前市面上还没有采用光场技术的产品。
光场技术由于明星公司Magic Leap而广为人知。Magic Leap许诺显示虚拟物体的全部光信息，使得人眼感受到的与真实物体无异。值得注意的是，Magic Leap所做的技术并不像很多人认为的是裸眼3D，而也是基于AR近眼显示设备（如眼镜）实现的。
如果说全息照相记录了一帧画面的全部光信息，那么Magic Leap所要做的就是显示的动态场景的全部光信息，这对硬件、光学、计算力的要求超过很多人的想象。这并不是不可实现的，但是实现动态光场显示的光学系统将会体积庞大，难以缩小；而其要求的计算力也超过小型计算机能实现范围。
2. 主观感知的全息
光场技术目前还不成熟，可能还需要很多年才能进入消费市场。而现在较先进的AR设备一般通过双目立体的方式来实现3D效果。我们预测，这也将是第一代消费级AR设备采用的立体显示技术。
在AR近眼显示设备中，通过左眼和右眼显示的内容有一点偏差，分别模拟观看真实物体时，左眼和右眼的角度偏差，从而呈现出立体的效果。这种方式并没有记录和复原所有方向的光信息，但是依然能让用户感受到虚拟形象的“立体”。这种实现立体效果的手段，我们把它叫做感知全息。
在AR设备上实现真全息或感知全息，都需要两种关键技术，近眼显示和计算机实时渲染。
第一， 感知全息的实现首先依赖于近眼显示技术，也就是通过眼镜片似的透明镜片，模拟一定距离外虚拟影像，并投射到人眼中，让人看到虚像。
第二， 计算机渲染，包括空间捕捉、实时渲染、延迟管理都是感知全息中非常关键的技术。感知全息技术的所显示的内容大部分是通过计算机制作的虚拟内容。比如通过近眼AR显示设备，用户可以看到手上悬浮着一个发光的太阳系，不管怎么眨眼、偏头，太阳系的影像都不会移动，而且它的旋转、光泽变化都由计算机精确控制。
AR科学家们正在极力完善这两种技术。光学显示技术需要向更大视场角、更逼真的显示、更轻薄的外形进化。而计算机算法则追求将虚拟物体在世界坐标系中固定，并在光影渲染上更加真实。当这两种技术真正成熟后，我们将见证虚拟与现实的融合。
3. 伪全息
现在还有一种比较常见的类全息平面投影技术甚是火热，通常的提法是“全息投影”。包括G20峰会，在西湖湖面上的投影就是这种技术。除此之外，大家见到更多的可能是像金字塔一样的四棱锥围成的“全息投影”显示方式：四面都能透过半透明的膜层看到金字塔中心区域的一个卡通形象。
如果真的从科学的角度去分析这个技术，它只是假借了全息技术的“全息”两个字的伪全息概念。“全息投影”技术事实上和我们前面说到的全息照相技术以及基于全息照相技术的全息光栅光波导技术是完全不同的两个技术，实现方式和难度以及现实意义有着根本上的不同。
“全息投影”技术其实就是使用半透半反的膜层，把平面显示器的内容反射到观察者眼中。因此在这里我们把它叫做类全息平面投影。
为什么“全息投影”技术能让人们有那种难以言状的“全息”感呢，我们仍旧回到终极目的模型来看。
在终极目的模型中，类全息平面投影其实就是把平面显示的图像通过45度放置的反射镜（半透半反膜）投放到了现实物体的位置上，相当于在目标位置上放了一个平面显示器，所以虽然我们看到的还是平面显示的信息，但是还是有现实物体的距离感和位置感。
但平面显示本身是无法显示立体感的，类全息平面投影技术便在这里施了一个小把戏。
我们发现所有的类全息平面投影技术都是在较暗的环境下展现的。这是因为在暗态的环境下，显示内容主体周围并没有参考物，投影的内容通常只要有立体透视效果，便很容易看成是立体元素，G20的类全息平面投影如果能换个面看就穿帮了；而在金字塔显示方式中则更是使用了四个方向不同的影像内容（正面、背面和两个侧面）来让人觉得这真的是个立体的东西。
而事实上如果在金字塔中心放一个立体发光的物体，便能很容易发现这里的投影其实只是每个方向的不同的平面画。同时，如果在金字塔的45度位置观察，同时看到正面和侧面画面的时候，类全息平面投影系统是看不到45度中间态的，只能看到半个正面画面和半个侧面画面拼在一起，此时便很容易被发现这是伪立体。
综上所述，真正的狭义全息技术并不常见，它起于全息照相技术，应用于全息光栅光波导技术中。全息照相实验的过程十分复杂，很难为普通消费者所用。
人类科学家一直孜孜不倦的追求将逼真的虚拟影像投影到现实中。自从1977年的《星球大战》中，R2-D2 将Princess Leia的三维影像复现出来，一部分受启发的人一直在试图打破虚拟和现实的边界。
全息影像成了科幻电影中反复出现的主题，但这也把公众对全息的期望过高，认为全息就应该裸眼3D成像。全息显示是必须依赖于某种介质的。例如上文中提到的，基于道理金字塔的伪全息投影，其实只是一种录制视频+投影的技术，离科幻电影里浮现在空气中的立体影像相去甚远。
也许是我们过于浮躁，一个概念被提出来以后，被迅速的推广、使用，似乎技术的跃进已经完成了。技术许诺的东西终将实现，但全息成像要真正降临在我们生活中，还需要许多年的技术积累和突破。
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