iPad变身3D投影仪

大姚

2015年的羊年春晚上，在歌手李宇春演唱《蜀绣》时，借助三维投影技术营造出了唯美魔幻的舞台效果，使得真人部分和虚拟部分一并呈现，交相辉映。很多人好奇这个奇幻的效果是怎么实现的，我们通过一个小制作来了解一下其中的奥秘所在。

准 备 材 料

有机玻璃板，量角器，透明胶带，笔，剪刀，美工刀，一部智能手机或平板电脑。

1. 首先确定智能手机或平板电脑屏幕的宽度，以iPad为例，宽度为12cm，在白纸上画一个底边长为12cm、底角为54.7°的等腰三角形（图1）。

2. 对照该等腰三角形尺寸，从有机玻璃板上裁下4个相同尺寸的等腰三角形（图2-1、2-2、2-3）。

3. 在等腰三角形上距离顶角1cm的位置裁去一个小三角形，最终获得4个等腰梯形，用锉刀将有机玻璃板的边缘处理平整（图3-1、3-2、3-3）。

4. 用透明胶带将四个等腰梯形拼接在一起，最后粘合成一个倒金字塔状的四棱锥（图4-1、4-2）。

5. 在iPad上打开视频源：http：//v.youku.com/v_show/id_XMTMwMjQ2MTQ0MA==.html？from=s1.8-1-1.2。然后将制作好的四棱锥倒置在视频的中心位置，从侧面就可以观看精彩的三维投影了（图5-1、5-2），是不是觉得很炫酷！

这个3D投影的原理很简单，其实就是通过倒四棱锥把手机上的视频源文件反射成像。可以看到，视频源文件分为前、后、左、右4个不同的角度拍摄的画面，4个画面分别通过倒四棱锥的四个面反射，加上四棱锥是透明的，最终形成了具有感官维度的立体三维影像效果。即这个让人误以为是三维的立体成像，实际上只是通过45度角平面镜成虚像在倒四棱锥的中央，看起来像是飘浮在空中（图6）。扫一扫本页右下角的二维码，欣赏一下最后成像的动态视频。

看完视频，是不是很多人开始准备动手制作了？但是很多细心的同学会注意到，在开始制作的时候需要先确定一个等腰梯形，这个梯形的数值是怎么确定的呢？不同品牌的智能手机或平板电脑尺寸不同，在制作四棱锥时只要保证屏幕宽度等于等腰三角形的底边长，且倒四棱锥的每个面与地面的夹角为45°，根据计算，可以获得对应的等腰三角形的底角为54.7°。

这种三维成像技术，也称为“幻影成像”，类似于大自然中的海市蜃楼现象，通常通过不同数量的投影机把真实影像或事先经过精心制作并具有立体效果的数字影像均匀对称地投射在成像膜上，经过光的反射，将三维画面悬浮在实景的半空中成像，形成魔幻的效果。再来看看春晚上4个李宇春是如何出现的。

电视机前的观众如果仔细观察，可以看到舞台的前方有一块与地面成一定角度的巨大透明幕布（图7），这块幕布就起到了和倒四棱锥同样的作用。镶嵌在地面上的LED地幕播放事先录制好的影像，通过这块巨大的透明幕布反射到观众眼中。由于光影效果，观众看不到透明幕布，再通过事先彩排，达到人和影像的协调，所以看上去就成了同时出现多个李宇春形象的魔幻效果。当然，由于这个透明幕布只有一个面，因此一些坐在其他方向的观众就无法观看到这种神奇的表演。

我们在各类展示馆、博物馆、科技馆等场馆都可以看到这样的三维投影设施，它可以动态地介绍一种产品、讲解一段故事、演示一个自然规律，似幻似真，可以非常直观地给人留下难忘的深刻印象和体验。下次当你再看到这些场景时，就可以向其他人解释其中的奥秘了。