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项目分享| 裸眼3D全息展示,视觉暂留POV项目

Hola & 妮mo​ 达尔闻说 2022-04-25

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虚拟偶像初音未来的演唱会:

用来显示时间的小风扇:

 

以上两个是全息技术的具体应用。但两者的区别在于:初音未来演唱会上所采用了一款3D全息透明屏幕来把初音给全方位显示出来,3D全息透明屏幕是一种采用了全息技术的透明投影屏幕。这种投影屏幕具有全息图像的特点,只显示来自某一特定角度的图像,而忽略其他角度的光线。即使是在环境光线很亮的地方,也能显示非常明亮、清晰的影像。
而显示时间的小风扇是另外一种全息技术,即视觉暂留POV (persistence of version技术视觉暂留(POV)即视觉的短暂停留。当人眼观看物体时,物体的像会成到视网膜上。视网膜上的光感细胞将光信号转换为生物电信号通过视神经传递给大脑。然而,当物体移去后,视神经对物体的印象不会立刻消失。现代医学证明:当人眼看到一个物体后,在1/24秒内不会消失。也就是说,我们可以利用这种人眼的惰性来化静为动,在一秒内提供超过24个静态画面,这样我们就会看到连续平滑的动态画面。这也解释了风扇为什么能提供3D动画投影。
基本上所有的视觉暂留投影的硬件组成都是LED阵列+电机。集成有LED的PCB板的一端绕着电机转动,当转动到合适的角度点亮合适的LED就可以对应显示想要的内容,想要呈现的图像可以通过MATLAB把图像转到极坐标系,然后根据照灯的数量按角度延半径给每个位置的LED取值即可。

视觉暂留风扇结构图

下面这个来自中国设计的风扇曾刷屏于国内外,它的外形如同电风扇,却能在叶片转动的同时投射出3D立体影像。叶片上投射出的 3D 浮空影像的原因,主要就是因为人眼POV现象。

现在就从最简单的做起,教大家打造一个简易的视觉暂留小风扇,成本极低(50元以内),难度极小。But,后期配上强大的代码后,便可以实现非常炫酷的“裸眼3D全息展示”哦。

硬件实现:只需要LED阵列+主控板+电机+电池即可。LED阵列可以直接购买各种颜色的发光二极管,然后焊接在PCB风扇板上,也可以购买支持SPI通信的SK9822 LED灯条后贴在风扇板上。
在主控板方面,可以选择Arduino或者ESP8266。Arduino需要提前将需要显示的数字和字符存入一个二维数组中,这样风扇每旋转一圈通过中断来显示不同数组实现显示字符的切换。而本设计采用的是ESP8266,能够WiFi通信的ESP8266支持远程控制,可以实时更改显示想要显示的内容。比如,可以通过WiFi来显示手机或者电脑里收到的微信消息。(难度有点大了哈)
风扇板原理图

风扇板PCB图
风扇板的原理图十分简单,其中L7805为三端稳压管,能够提供5V电平给单片机,电池方面可以选择9V或者12V的锂电池(现在部分商品也采用无线供电,感兴趣的小伙伴可以拓展尝试)。因为PCB要旋转,所以将其设计成条状来便于旋转成像。
PCB的设计制作并不难而且成本也不高(很多商家甚至5元5块还包邮),拿到PCB后便可以开始焊接工作,建议主控单片机用排母排针连接,这样便于更换调试。
组装好后的PCB扇叶
在电机方面,我们可以选择一个带轮轴的电机(或者从小车上卸下来一个),将轮盘用胶枪(或者双面胶,一定要粘牢固哦)固定在扇叶的重心位置(确保两边平衡哦)就可以啦。
接下来便是代码部分,感兴趣的同学可以在“达尔闻说”微信回复:POV,来获取代码哦。或者直接在网络搜索,POV设计还是比较多的。
这样的东西不仅炫酷有新意,又很适合表白心意,技术难度还不高,你真的不想自己动手试试嘛?

达尔闻专属星级判定

实用系数:★★★★☆

难度系数:★☆☆☆☆

创新系数:★★★★☆
END

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