探討“佩珀爾幻象”在學(xué)校的運(yùn)用

王曉挺

摘要：佩珀爾幻象曾被多數(shù)的人誤解為“全息”技術(shù)。該文分析佩珀爾幻象的原理，并與“全息”技術(shù)進(jìn)行區(qū)別，著重探討佩珀爾幻象在學(xué)校的運(yùn)用的可能性，并介紹具體案例。

關(guān)鍵詞：佩珀爾幻象；全息技術(shù)；學(xué)校；運(yùn)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）30-0221-02

1引言

2016年9月4日晚，我國在杭州西湖向全世界直播了G20峰會文藝晚會——《最憶是杭州》。這臺演出不僅給各國首腦和外國來賓們帶來了視覺上的震撼，更是讓國人觀賞到了充滿藝術(shù)感的西湖夜景。當(dāng)著名的芭蕾舞《天鵝湖》響起時，拱形燈光橋前有一位舞姿優(yōu)雅的“小天鵝”隨著音樂節(jié)奏在水面上跳動著，忽然間“小天鵝”出現(xiàn)了分身，2個、4個、8個……那瞬間一群美麗的天鵝姑娘齊舞，虛實相映，變幻綺麗，猶入仙境。這場面頓時令全場沸騰，驚嘆不已。這分身術(shù)就是通過“全息”投影技術(shù)來實現(xiàn)的！張藝謀導(dǎo)演首次把“全息”投影技術(shù)運(yùn)用到了西湖這個室外的大型水面上，把《天鵝湖》《月光》《我和我的祖國》三個節(jié)目演繹得淋漓盡致，取得了非常好的視覺效果。

2佩珀爾幻象的原理及運(yùn)用

G20峰會文藝晚會上所采用“全息”投影技術(shù)到底是什么呢？其實這場演出所采用的“全息”投影技術(shù)是偽全息，并不是真正的全息技術(shù)。它的名稱應(yīng)該叫“佩珀爾幻象（Pepper's ghost）”，是一種利用了光學(xué)錯覺而實現(xiàn)的技術(shù)。對其最早的描述可以追溯到16世紀(jì)的一位意大利科學(xué)家，而該技術(shù)的名字則是來取自于19世紀(jì)的英國人John Pepper，他是最早將佩珀爾幻象技術(shù)應(yīng)用到舞臺表演藝術(shù)上的。它是借用一面平坦的玻璃或膜等高透光的介質(zhì)與特定角度的光源技術(shù)結(jié)合，就能把所需要的畫面投影至介質(zhì)上。佩珀爾幻象看似玄幻，也不為人所了解，所以許多人誤把這一技術(shù)稱為“全息”技術(shù)。然后全息技術(shù)與佩珀爾幻象還是有本質(zhì)區(qū)別的。全息術(shù)由英國匈牙利裔物理學(xué)家丹尼斯·蓋伯于1947年發(fā)明，中文維基百科對全息是這樣定義的：“全息術(shù)（Holography），又稱全息投影、全息3D，是一種記錄被攝物體反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）的照相技術(shù)，而物體反射或者透射的光線可以通過記錄膠片完全重建，仿佛物體就在那里一樣。通過不同的方位和角度觀察照片，可以看到被拍攝的物體的不同的角度，因此記錄得到的像可以使人產(chǎn)生立體視覺。

簡單地說，佩珀爾幻象技術(shù)是把影像投在高透光的介質(zhì)上，影像呈現(xiàn)平面顯示，并且不能被觸碰，只有正面觀看效果是最好的；而全息術(shù)則是以三維形式呈現(xiàn)的，可以通過不同的角度觀看，人們穿過影像之后，影像還是可以恢復(fù)存在的。

圖1為整個場所的基本構(gòu)造。分別有舞臺、觀眾席、高透明介質(zhì)、投影設(shè)備。其中觀眾席處在舞臺的正面，投影設(shè)備、觀眾席與高透明介質(zhì)分別以45°夾角放置。當(dāng)投影設(shè)備投出的影像A遇到高透明介質(zhì)后，反射至觀眾席；與此同時舞臺上真實景象B光線直接穿過高透明介質(zhì)后，與影像A混合成影像C，混合后的視覺影像C投射到觀眾。因此，觀眾席上的觀眾所看到影像是兩處不同影像源的混合，當(dāng)兩處不同源的影像同時進(jìn)入人們眼球中，造就了奇異而獨(dú)特的虛實效果。佩珀爾幻象運(yùn)用的初期，由于投影設(shè)備硬件的限制，燈泡發(fā)光比較暗，流明度低，導(dǎo)致觀眾所看到的投影圖像亮度不夠，也不清晰，顯示的圖像昏暗模糊、顏色單調(diào)，就如同鬼影一般的，舞臺效果不佳。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的投影設(shè)備都具備了高流明度的燈光，再加上計算機(jī)動畫和渲染技術(shù)水平的大力提高，可以把所投影的影像做到栩栩如生，非常逼真。

3佩珀爾幻象運(yùn)用

與此同期，真正的全息技術(shù)因激光技術(shù)的發(fā)展而嶄露頭角，效果令人驚嘆不已，但全息技術(shù)還不夠成熟，運(yùn)行成本也非常高，無法商業(yè)化。所以商業(yè)市場的需求造就了偽全息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，佩珀爾幻象技術(shù)正是這種偽全息技術(shù)的代表。高流明的投影儀或LED代替了低流明的光源；全息透明投影膜也層出不窮，其安全、成本的相對低廉，代替了玻璃板的使用；大屏幕融合拼接技術(shù)的出現(xiàn)，可以把投影內(nèi)容和面積無限地擴(kuò)大。正是科技的發(fā)展把佩珀爾幻象技術(shù)的短板一一補(bǔ)足了，從而被廣泛地運(yùn)用到各類的商業(yè)領(lǐng)域，商業(yè)會展、商業(yè)演出等領(lǐng)域更是運(yùn)用頻繁。臺灣歌手周杰倫曾在“摩天倫”世界巡演臺北站上現(xiàn)場實現(xiàn)了“虛擬鄧麗君”與之同臺對唱的表演。 45 名特技師工作了 3 個月的，參考了鄧麗君的老照片、演出 DVD、和身體數(shù)據(jù)等，而創(chuàng)建出虛擬的鄧麗君。演出中通過佩珀爾幻象技術(shù)完美地實現(xiàn)周杰倫與鄧麗君的跨時空的對唱，讓演唱會達(dá)到了高潮。

其實佩珀爾幻象技術(shù)不僅可以運(yùn)用在商業(yè)領(lǐng)域，在學(xué)校的日常教育教學(xué)中，佩珀爾幻象技術(shù)的運(yùn)用也是大有可為的。目前學(xué)校的教室中普遍安裝的大屏投影儀，這僅僅是代替了傳統(tǒng)的電視機(jī)和液晶電視機(jī)，其作用還讓學(xué)生被動地接收信息，發(fā)揮展示作用。如果把佩珀爾幻象技術(shù)融合到教育教學(xué)中，可以讓學(xué)生進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，通過參與、互動，激發(fā)學(xué)生的求知欲、好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。例如，根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容，采用相關(guān)知識的視頻等多媒體素材，然后根據(jù)實際的教學(xué)需求進(jìn)行編輯，最后通過佩珀爾幻象技術(shù)，把信息呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生可以根據(jù)投影的信息進(jìn)行互動。又如，在學(xué)校的文藝表演中，局部或整體使用該技術(shù)，可以增加舞美的特效。

4學(xué)校運(yùn)用實例

如何把佩珀爾幻象技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中呢？本文以學(xué)生體驗故宮為例。

教學(xué)目標(biāo)：通過使用佩珀爾幻象技術(shù)，采用沉浸式教學(xué)及情景融合表演，讓學(xué)生掌握故宮的歷史，故宮的布局、太和門相關(guān)建筑及上朝禮儀等知識。

具體方案如下：1、教學(xué)前的預(yù)習(xí) ：（1）班級按人數(shù)進(jìn)行分組，各組內(nèi)學(xué)生分工，進(jìn)行課堂相關(guān)知識的收集工作，如故宮、相關(guān)宮殿建筑等知識，并進(jìn)行自學(xué)；（2）了解清代君臣上朝禮儀，模仿君臣上朝并進(jìn)行分組排練；（3）教學(xué)實地排練，以增強(qiáng)課堂演出的效果。2、場地硬件準(zhǔn)備：（1）因該教學(xué)內(nèi)容需要使用的面積比較大，所以采用學(xué)校的室內(nèi)舞臺或多功能教室為宜；（2）因投影的特殊性，需要把教學(xué)區(qū)的背景墻做成深色；（3）準(zhǔn)備計算機(jī)、投影儀一至二臺、視頻融合設(shè)備、升降桿、全息投影膜、可控?zé)艄庠O(shè)備等。3、設(shè)備安裝：（1）通過升降桿及地面固定設(shè)備，把全息投影膜與舞臺呈45°正面安裝，需要注意的是，上下左右要拉平，盡量不能有褶皺，以免影響投影效果；（2）投影儀安裝在全息投影膜的正上方，向下與投影膜呈45°投影（3）調(diào)試燈光，把燈光的光束調(diào)整到舞臺的表演區(qū)，全息投影膜盡量避免被燈光覆蓋，影響到投影效果；（4）如果舞臺的地面是強(qiáng)反射材質(zhì)（地磚、地板等），則需要鋪設(shè)弱反射或無反射的材質(zhì)。（5）在觀眾席設(shè)置攝像機(jī)，進(jìn)行全程錄像，以最終評價教學(xué)效果等。4、設(shè)備調(diào)試。（1）二臺投影儀同時投影，需要注意雙機(jī)的拼接融合，否則拼接處會有重疊影像；（2）投影的過程中，需要觀察全息投影膜與地面和投影機(jī)的角度，使得觀眾度的正面為最佳觀看區(qū)域；（3）在全息投影膜的附近貼上比較醒目的安全提示，以免在教學(xué)活動中誤碰。5、教學(xué)過程：正式上課前，先由教師對場地進(jìn)行整體介紹，對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，特別需要注意場地內(nèi)人與設(shè)備的安全，從而有序而有效地開展教學(xué)活動。首先，教師進(jìn)行課堂導(dǎo)入，介紹故宮的歷史及對我國歷史文化的重要性等；其次，著重介紹太和門，并與學(xué)生進(jìn)行互動；再次，請各組同學(xué)上舞臺，配合投影，進(jìn)行君臣上朝的融合表演，并進(jìn)行錄像；最后，教師與學(xué)生們通過錄像的回放一起對各組的表演進(jìn)行評分，并總結(jié)。

5 結(jié)束語

佩珀爾幻象技術(shù)成本低、安全可靠、技術(shù)現(xiàn)實比較容易，這些優(yōu)點(diǎn)使得其能廣泛地商業(yè)化。但在實際的操作過程中，還是存在不少缺點(diǎn)。如：人們只能選擇正面的角度進(jìn)行觀看；需要在舞臺的前部搭建框架，減弱了演員與觀眾的互動；在排練階段需要大量地練習(xí)配合。所以在操作效果上佩珀爾幻象技術(shù)與真正的全息技術(shù)相比還是有所欠缺。希望將來的不久，真正的全息技術(shù)核心技術(shù)被突破后，人們在生活、學(xué)習(xí)、工作中都能體驗到它的強(qiáng)大。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：光文玲】