朱少鵬

投影映射不簡(jiǎn)單

小小的餐桌和餐盤(pán)，成了一個(gè)投影秀的舞臺(tái)。這樣新穎的表演，是通過(guò)一種叫投影映射（Projection mapping），又稱空間增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Spatial augmented reality）的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

我們對(duì)投影并不陌生，幻燈、電影抑或投影儀，它們都是通過(guò)光路把圖像投射到一個(gè)平面上進(jìn)行顯示。我們覺(jué)得投影秀Le Petit Chef 很新鮮，是因?yàn)橥队坝成渲钡阶罱疟挥糜诘炔铜h(huán)節(jié)。

與傳統(tǒng)投影相比，投影映射的對(duì)象從平面變成了三維的不規(guī)則物體，如在投影秀Le Petit Chef 中，這個(gè)對(duì)象便是餐盤(pán)。然而，要想在不規(guī)則物體上投影預(yù)先設(shè)定的圖像，那就需要事先依據(jù)這不規(guī)則物體的形狀對(duì)片源圖像進(jìn)行處理。

若投影儀正對(duì)墻面，兩個(gè)并排的正方形片源會(huì)顯示為兩個(gè)并排的正方形圖像。若移動(dòng)投影儀的位置，讓兩面相交的墻面各顯示一個(gè)正方形的話，因?yàn)閴γ媾c投影儀的角度，兩個(gè)正方形都會(huì)“變”成“瘦”的梯形。如果想讓這兩面墻上仍然顯示正方形，則要在固定投影儀位置和角度的前提下，對(duì)投影片源進(jìn)行修正，把兩個(gè)正方形片源變成兩個(gè)“胖”的梯形，投影在墻面上，就恰好是兩個(gè)正方形了。

在現(xiàn)實(shí)生活中，投影對(duì)象的形態(tài)要復(fù)雜得多，例如悉尼歌劇院的貝殼造型。要想在這樣復(fù)雜的物體上放映動(dòng)畫(huà)，就需要預(yù)先對(duì)這種貝殼形態(tài)建模，進(jìn)而推算出對(duì)片源應(yīng)做何種形態(tài)和技術(shù)上的加工處理。

立體投影應(yīng)用多

迪斯尼是投影映射應(yīng)用的先驅(qū)，早在1969年，投影映射便在迪斯尼樂(lè)園的幽靈鬼屋里問(wèn)世。歌手的面部圖像恰好被投影在他們的半身石像上，于是這些石像便能夠做眨眼、張嘴等各種面部表情。自此之后，雕塑成為投影映射設(shè)計(jì)師們最鐘愛(ài)的投影映射對(duì)象之一。從古希臘的阿波羅雕像，到威廉姆斯藝術(shù)博物館里的波琳，諸多古老的文物都被賦予了新的生命。

除了雕塑，投影映射還廣泛應(yīng)用于建筑物表面。除了前文提及的悉尼歌劇院，為慶祝日本東京火車(chē)站修繕完成的大型影像活動(dòng)也曾轟動(dòng)一時(shí)，投影映射讓整個(gè)車(chē)站建筑變成了一個(gè)立體劇場(chǎng)。此外，上海每逢跨年之際在外灘舉辦的投影燈光秀也值得觀賞。

隨著計(jì)算機(jī)圖像處理和建模技術(shù)的發(fā)展，投影映射得以與人臉捕捉技術(shù)相結(jié)合，衍生出了新的應(yīng)用。人臉捕捉技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)捕捉演員的位置和臉部表情，這些信息經(jīng)過(guò)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理之后能夠?qū)崟r(shí)生成追隨人臉變化的投影圖像，使人臉能夠不斷地變換妝容，甚至易容，變成動(dòng)物，這恐怕讓川劇中的變臉特技也自嘆不如。

投影映射并非只為炫惑眼球而存在，它的其他用途也正被人們發(fā)掘。

大眾汽車(chē)便將其用來(lái)輔助汽車(chē)的設(shè)計(jì)，將外觀或者內(nèi)飾的設(shè)計(jì)投影于汽車(chē)模型之上，設(shè)計(jì)者能夠從不同角度更直觀地體驗(yàn)實(shí)際的設(shè)計(jì)效果，這是電腦屏幕上的三維圖像無(wú)法比擬的。此外，在教育領(lǐng)域，想一想利用投影映射的課堂吧，課桌上出現(xiàn)如同那位小廚師一般的授課者，“搬”著各種示意圖深入淺出地向你講解知識(shí)，這或許比通常的課堂教育要生動(dòng)得多吧！

名副其實(shí)的3D投影

投影秀Le Petit Chef 的視頻雖然立體感很強(qiáng)，但這種立體感完全來(lái)源于圖像本身而非投影技術(shù)。與街頭流行的3D涂鴉類(lèi)似，如果你變換觀察視角，轉(zhuǎn)到餐桌邊緣欣賞這場(chǎng)投影秀，就會(huì)明白這個(gè)障眼法的奧秘。而這也正是傳統(tǒng)投影映射的局限所在，立體效果的呈現(xiàn)只停留在將經(jīng)過(guò)變形處理的二維圖像投射在三維物體上，而投射出的只是虛擬的立體效果，而非名副其實(shí)的3D。

那么，有沒(méi)有真正的3D投影呢？

杭州有這樣一家餐廳，在餐廳內(nèi)透明的幕墻上可以投影許多動(dòng)態(tài)的立體場(chǎng)景。以海底魚(yú)群為例，這些魚(yú)群與背景幕墻有明顯的距離感，像是懸浮著的，并且這種立體感不會(huì)隨著觀察位置的改變而變化。媒體多將其稱為全息投影，但這種叫法并不準(zhǔn)確，它應(yīng)當(dāng)稱作幻影成像，是一種名副其實(shí)的3D投影。

全息投影是一種完全利用光的電磁波特性，采用激光在一個(gè)平面上記錄下被攝物體的全部立體信息，并用激光復(fù)現(xiàn)的技術(shù)，它目前多用于高端防偽技術(shù)和光存儲(chǔ)技術(shù)。由于一般只采用單色的激光，全彩色的全息投影直到現(xiàn)在都還停留在研究階段。

幻影成像中懸浮幻影效果的呈現(xiàn)依賴于按照特定要求布置的一些透明平面，譬如餐廳里的透明幕墻。它利用一個(gè)或多個(gè)投影儀將根據(jù)投影對(duì)象相對(duì)位置預(yù)先設(shè)計(jì)好的片源投影到相應(yīng)的透明平面，然后利用這些平面的反射與透射圖像的疊加，在人眼中形成3D幻象。

幻影成像經(jīng)常被用在舞臺(tái)表演上，一些已逝歌手，如黃家駒、鄧麗君、邁克爾·杰克遜等人，都曾以這種方式重新“現(xiàn)身”，在舞臺(tái)上進(jìn)行表演。事實(shí)上，只要從互聯(lián)網(wǎng)上獲取專門(mén)為金字塔形狀的光路設(shè)計(jì)的片源，看似高大上的幻影成像只需一部手機(jī)和一張折成金字塔形狀的透明貼膜就能實(shí)現(xiàn)！感興趣的你，不妨也嘗試一下！

小 結(jié)

1654年，當(dāng)?shù)聡?guó)人基夏爾點(diǎn)燃蠟燭，看見(jiàn)自己的透明畫(huà)片被投影在墻上，感到創(chuàng)造的喜悅時(shí)，他不會(huì)想到，幾百年后，人們對(duì)投影的應(yīng)用能夠達(dá)到賦形、易容乃至“復(fù)活”的程度。

是的！那一點(diǎn)顫動(dòng)的燭光已羽化成一位絢麗的舞者，一切場(chǎng)所都能是它搖曳生姿的舞臺(tái)。