探讨“佩珀尔幻象”在学校的运用

王晓挺

摘要：佩珀尔幻象曾被多数的人误解为“全息”技术。该文分析佩珀尔幻象的原理，并与“全息”技术进行区别，着重探讨佩珀尔幻象在学校的运用的可能性，并介绍具体案例。

关键词：佩珀尔幻象；全息技术；学校；运用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）30-0221-02

1引言

2016年9月4日晚，我国在杭州西湖向全世界直播了G20峰会文艺晚会——《最忆是杭州》。这台演出不仅给各国首脑和外国来宾们带来了视觉上的震撼，更是让国人观赏到了充满艺术感的西湖夜景。当著名的芭蕾舞《天鹅湖》响起时，拱形灯光桥前有一位舞姿优雅的“小天鹅”随着音乐节奏在水面上跳动着，忽然间“小天鹅”出现了分身，2个、4个、8个……那瞬间一群美丽的天鹅姑娘齐舞，虚实相映，变幻绮丽，犹入仙境。这场面顿时令全场沸腾，惊叹不已。这分身术就是通过“全息”投影技术来实现的！张艺谋导演首次把“全息”投影技术运用到了西湖这个室外的大型水面上，把《天鹅湖》《月光》《我和我的祖国》三个节目演绎得淋漓尽致，取得了非常好的视觉效果。

2佩珀尔幻象的原理及运用

G20峰会文艺晚会上所采用“全息”投影技术到底是什么呢？其实这场演出所采用的“全息”投影技术是伪全息，并不是真正的全息技术。它的名称应该叫“佩珀尔幻象（Pepper's ghost）”，是一种利用了光学错觉而实现的技术。对其最早的描述可以追溯到16世纪的一位意大利科学家，而该技术的名字则是来取自于19世纪的英国人John Pepper，他是最早将佩珀尔幻象技术应用到舞台表演艺术上的。它是借用一面平坦的玻璃或膜等高透光的介质与特定角度的光源技术结合，就能把所需要的画面投影至介质上。佩珀尔幻象看似玄幻，也不为人所了解，所以许多人误把这一技术称为“全息”技术。然后全息技术与佩珀尔幻象还是有本质区别的。全息术由英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯于1947年发明，中文维基百科对全息是这样定义的：“全息术（Holography），又称全息投影、全息3D，是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）的照相技术，而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建，仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片，可以看到被拍摄的物体的不同的角度，因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。

简单地说，佩珀尔幻象技术是把影像投在高透光的介质上，影像呈现平面显示，并且不能被触碰，只有正面观看效果是最好的；而全息术则是以三维形式呈现的，可以通过不同的角度观看，人们穿过影像之后，影像还是可以恢复存在的。

图1为整个场所的基本构造。分别有舞台、观众席、高透明介质、投影设备。其中观众席处在舞台的正面，投影设备、观众席与高透明介质分别以45°夹角放置。当投影设备投出的影像A遇到高透明介质后，反射至观众席；与此同时舞台上真实景象B光线直接穿过高透明介质后，与影像A混合成影像C，混合后的视觉影像C投射到观众。因此，观众席上的观众所看到影像是两处不同影像源的混合，当两处不同源的影像同时进入人们眼球中，造就了奇异而独特的虚实效果。佩珀尔幻象运用的初期，由于投影设备硬件的限制，灯泡发光比较暗，流明度低，导致观众所看到的投影图像亮度不够，也不清晰，显示的图像昏暗模糊、颜色单调，就如同鬼影一般的，舞台效果不佳。如今，随着科学技术的发展，现代的投影设备都具备了高流明度的灯光，再加上计算机动画和渲染技术水平的大力提高，可以把所投影的影像做到栩栩如生，非常逼真。

3佩珀尔幻象运用

与此同期，真正的全息技术因激光技术的发展而崭露头角，效果令人惊叹不已，但全息技术还不够成熟，运行成本也非常高，无法商业化。所以商业市场的需求造就了伪全息技术的广泛应用，佩珀尔幻象技术正是这种伪全息技术的代表。高流明的投影仪或LED代替了低流明的光源；全息透明投影膜也层出不穷，其安全、成本的相对低廉，代替了玻璃板的使用；大屏幕融合拼接技术的出现，可以把投影内容和面积无限地扩大。正是科技的发展把佩珀尔幻象技术的短板一一补足了，从而被广泛地运用到各类的商业领域，商业会展、商业演出等领域更是运用频繁。台湾歌手周杰伦曾在“摩天伦”世界巡演台北站上现场实现了“虚拟邓丽君”与之同台对唱的表演。 45 名特技师工作了 3 个月的，参考了邓丽君的老照片、演出 DVD、和身体数据等，而创建出虚拟的邓丽君。演出中通过佩珀尔幻象技术完美地实现周杰伦与邓丽君的跨时空的对唱，让演唱会达到了高潮。

其实佩珀尔幻象技术不仅可以运用在商业领域，在学校的日常教育教学中，佩珀尔幻象技术的运用也是大有可为的。目前学校的教室中普遍安装的大屏投影仪，这仅仅是代替了传统的电视机和液晶电视机，其作用还让学生被动地接收信息，发挥展示作用。如果把佩珀尔幻象技术融合到教育教学中，可以让学生进行沉浸式学习，通过参与、互动，激发学生的求知欲、好奇心，提高学生的学习效率。例如，根据教学的内容，采用相关知识的视频等多媒体素材，然后根据实际的教学需求进行编辑，最后通过佩珀爾幻象技术，把信息呈现在学生面前，学生可以根据投影的信息进行互动。又如，在学校的文艺表演中，局部或整体使用该技术，可以增加舞美的特效。

4学校运用实例

如何把佩珀尔幻象技术应用到教学中呢？本文以学生体验故宫为例。

教学目标：通过使用佩珀尔幻象技术，采用沉浸式教学及情景融合表演，让学生掌握故宫的历史，故宫的布局、太和门相关建筑及上朝礼仪等知识。

具体方案如下：1、教学前的预习 ：（1）班级按人数进行分组，各组内学生分工，进行课堂相关知识的收集工作，如故宫、相关宫殿建筑等知识，并进行自学；（2）了解清代君臣上朝礼仪，模仿君臣上朝并进行分组排练；（3）教学实地排练，以增强课堂演出的效果。2、场地硬件准备：（1）因该教学内容需要使用的面积比较大，所以采用学校的室内舞台或多功能教室为宜；（2）因投影的特殊性，需要把教学区的背景墙做成深色；（3）准备计算机、投影仪一至二台、视频融合设备、升降杆、全息投影膜、可控灯光设备等。3、设备安装：（1）通过升降杆及地面固定设备，把全息投影膜与舞台呈45°正面安装，需要注意的是，上下左右要拉平，尽量不能有褶皱，以免影响投影效果；（2）投影仪安装在全息投影膜的正上方，向下与投影膜呈45°投影（3）调试灯光，把灯光的光束调整到舞台的表演区，全息投影膜尽量避免被灯光覆盖，影响到投影效果；（4）如果舞台的地面是强反射材质（地砖、地板等），则需要铺设弱反射或无反射的材质。（5）在观众席设置摄像机，进行全程录像，以最终评价教学效果等。4、设备调试。（1）二台投影仪同时投影，需要注意双机的拼接融合，否则拼接处会有重叠影像；（2）投影的过程中，需要观察全息投影膜与地面和投影机的角度，使得观众度的正面为最佳观看区域；（3）在全息投影膜的附近贴上比较醒目的安全提示，以免在教学活动中误碰。5、教学过程：正式上课前，先由教师对场地进行整体介绍，对一些细节进行强调，特别需要注意场地内人与设备的安全，从而有序而有效地开展教学活动。首先，教师进行课堂导入，介绍故宫的历史及对我国历史文化的重要性等；其次，着重介绍太和门，并与学生进行互动；再次，请各组同学上舞台，配合投影，进行君臣上朝的融合表演，并进行录像；最后，教师与学生们通过录像的回放一起对各组的表演进行评分，并总结。

5 结束语

佩珀尔幻象技术成本低、安全可靠、技术现实比较容易，这些优点使得其能广泛地商业化。但在实际的操作过程中，还是存在不少缺点。如：人们只能选择正面的角度进行观看；需要在舞台的前部搭建框架，减弱了演员与观众的互动；在排练阶段需要大量地练习配合。所以在操作效果上佩珀尔幻象技术与真正的全息技术相比还是有所欠缺。希望将来的不久，真正的全息技术核心技术被突破后，人们在生活、学习、工作中都能体验到它的强大。

参考文献：

[1] 徐恩慧，张磊.舞台全息技术辨析[J].演艺科技，2015（4）：50-53.

[2] 吴冬芹，周彩英.浅析沉浸理论在教学中的应用[J].安康师专学报，2004（16）：89-92.

[3] 黄建.3D全息投影技术发展应用[J].演艺科技，2015（1）：45-47.

【通联编辑：光文玲】