iPad變身3D投影儀

大姚

2015年的羊年春晚上，在歌手李宇春演唱《蜀繡》時(shí)，借助三維投影技術(shù)營(yíng)造出了唯美魔幻的舞臺(tái)效果，使得真人部分和虛擬部分一并呈現(xiàn)，交相輝映。很多人好奇這個(gè)奇幻的效果是怎么實(shí)現(xiàn)的，我們通過(guò)一個(gè)小制作來(lái)了解一下其中的奧秘所在。

準(zhǔn) 備 材 料

有機(jī)玻璃板，量角器，透明膠帶，筆，剪刀，美工刀，一部智能手機(jī)或平板電腦。

1. 首先確定智能手機(jī)或平板電腦屏幕的寬度，以iPad為例，寬度為12cm，在白紙上畫一個(gè)底邊長(zhǎng)為12cm、底角為54.7°的等腰三角形（圖1）。

2. 對(duì)照該等腰三角形尺寸，從有機(jī)玻璃板上裁下4個(gè)相同尺寸的等腰三角形（圖2-1、2-2、2-3）。

3. 在等腰三角形上距離頂角1cm的位置裁去一個(gè)小三角形，最終獲得4個(gè)等腰梯形，用銼刀將有機(jī)玻璃板的邊緣處理平整（圖3-1、3-2、3-3）。

4. 用透明膠帶將四個(gè)等腰梯形拼接在一起，最后粘合成一個(gè)倒金字塔狀的四棱錐（圖4-1、4-2）。

5. 在iPad上打開視頻源：http：//v.youku.com/v_show/id_XMTMwMjQ2MTQ0MA==.html？from=s1.8-1-1.2。然后將制作好的四棱錐倒置在視頻的中心位置，從側(cè)面就可以觀看精彩的三維投影了（圖5-1、5-2），是不是覺(jué)得很炫酷！

這個(gè)3D投影的原理很簡(jiǎn)單，其實(shí)就是通過(guò)倒四棱錐把手機(jī)上的視頻源文件反射成像。可以看到，視頻源文件分為前、后、左、右4個(gè)不同的角度拍攝的畫面，4個(gè)畫面分別通過(guò)倒四棱錐的四個(gè)面反射，加上四棱錐是透明的，最終形成了具有感官維度的立體三維影像效果。即這個(gè)讓人誤以為是三維的立體成像，實(shí)際上只是通過(guò)45度角平面鏡成虛像在倒四棱錐的中央，看起來(lái)像是飄浮在空中（圖6）。掃一掃本頁(yè)右下角的二維碼，欣賞一下最后成像的動(dòng)態(tài)視頻。

看完視頻，是不是很多人開始準(zhǔn)備動(dòng)手制作了？但是很多細(xì)心的同學(xué)會(huì)注意到，在開始制作的時(shí)候需要先確定一個(gè)等腰梯形，這個(gè)梯形的數(shù)值是怎么確定的呢？不同品牌的智能手機(jī)或平板電腦尺寸不同，在制作四棱錐時(shí)只要保證屏幕寬度等于等腰三角形的底邊長(zhǎng)，且倒四棱錐的每個(gè)面與地面的夾角為45°，根據(jù)計(jì)算，可以獲得對(duì)應(yīng)的等腰三角形的底角為54.7°。

這種三維成像技術(shù)，也稱為“幻影成像”，類似于大自然中的海市蜃樓現(xiàn)象，通常通過(guò)不同數(shù)量的投影機(jī)把真實(shí)影像或事先經(jīng)過(guò)精心制作并具有立體效果的數(shù)字影像均勻?qū)ΨQ地投射在成像膜上，經(jīng)過(guò)光的反射，將三維畫面懸浮在實(shí)景的半空中成像，形成魔幻的效果。再來(lái)看看春晚上4個(gè)李宇春是如何出現(xiàn)的。

電視機(jī)前的觀眾如果仔細(xì)觀察，可以看到舞臺(tái)的前方有一塊與地面成一定角度的巨大透明幕布（圖7），這塊幕布就起到了和倒四棱錐同樣的作用。鑲嵌在地面上的LED地幕播放事先錄制好的影像，通過(guò)這塊巨大的透明幕布反射到觀眾眼中。由于光影效果，觀眾看不到透明幕布，再通過(guò)事先彩排，達(dá)到人和影像的協(xié)調(diào)，所以看上去就成了同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)李宇春形象的魔幻效果。當(dāng)然，由于這個(gè)透明幕布只有一個(gè)面，因此一些坐在其他方向的觀眾就無(wú)法觀看到這種神奇的表演。

我們?cè)诟黝愓故攫^、博物館、科技館等場(chǎng)館都可以看到這樣的三維投影設(shè)施，它可以動(dòng)態(tài)地介紹一種產(chǎn)品、講解一段故事、演示一個(gè)自然規(guī)律，似幻似真，可以非常直觀地給人留下難忘的深刻印象和體驗(yàn)。下次當(dāng)你再看到這些場(chǎng)景時(shí)，就可以向其他人解釋其中的奧秘了。