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，借助三維投影技術營造出了唯美魔幻的舞臺效果，使得真人部分和虛擬部分一并呈現(xiàn)，交相輝映。很多人好奇這個奇幻的效果是怎么實現(xiàn)的，我們通過一個小制作來了解一下其中的奧秘所在。

準 備 材 料

有機玻璃板，量角器，透明膠帶，筆，剪刀，美工刀，一部智能手機或平板電腦。

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

2. 對照該等腰三角形尺寸，從有機玻璃板上裁下4個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的位置裁去一個小三角形，最終獲得4個等腰梯形，用銼刀將有機玻璃板的邊緣處理平整（圖3-1、3-2、3-3）。

4. 用透明膠帶將四個等腰梯形拼接在一起，最后粘合成一個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，從側面就可以觀看精彩的三維投影了（圖5-1、5-2），是不是覺得很炫酷！

這個3D投影的原理很簡單，其實就是通過倒四棱錐把手機上的視頻源文件反射成像?？梢钥吹剑曨l源文件分為前、后、左、右4個不同的角度拍攝的畫面，4個畫面分別通過倒四棱錐的四個面反射，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。即這個讓人誤以為是三維的立體成像，實際上只是通過45度角平面鏡成虛像在倒四棱錐的中央，看起來像是飄浮在空中（圖6）。掃一掃本頁右下角的二維碼，欣賞一下最后成像的動態(tài)視頻。

看完視頻，是不是很多人開始準備動手制作了？但是很多細心的同學會注意到，在開始制作的時候需要先確定一個等腰梯形，這個梯形的數(shù)值是怎么確定的呢？不同品牌的智能手機或平板電腦尺寸不同，在制作四棱錐時只要保證屏幕寬度等于等腰三角形的底邊長，且倒四棱錐的每個面與地面的夾角為45°，根據(jù)計算，可以獲得對應的等腰三角形的底角為54.7°。

這種三維成像技術，也稱為“幻影成像”，類似于大自然中的海市蜃樓現(xiàn)象，通常通過不同數(shù)量的投影機把真實影像或事先經(jīng)過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)過光的反射，將三維畫面懸浮在實景的半空中成像，形成魔幻的效果。再來看看春晚上4個李宇春是如何出現(xiàn)的。

電視機前的觀眾如果仔細觀察，可以看到舞臺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，再通過事先彩排，達到人和影像的協(xié)調(diào)，所以看上去就成了同時出現(xiàn)多個李宇春形象的魔幻效果。當然，由于這個透明幕布只有一個面，因此一些坐在其他方向的觀眾就無法觀看到這種神奇的表演。

我們在各類展示館、博物館、科技館等場館都可以看到這樣的三維投影設施，它可以動態(tài)地介紹一種產(chǎn)品、講解一段故事、演示一個自然規(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。下次當你再看到這些場景時，就可以向其他人解釋其中的奧秘了。