全息投影技术
9月4日晚，在杭州西湖上演的G20峰会文艺晚会惊艳全球。粼粼夜色中，梁祝一舞，蝴蝶蹁跹，唯美动人；水上芭蕾，身影倏忽，如梦似幻……不少网友好奇，湖面之上，腾空的巨扇是如何缓缓现形又如何缓缓隐迹的？明明是一位“小天鹅”，怎么跳着跳着就“分身”了？造就这些场景的，是不是传说中的“黑科技”全息投影？
“巨扇”够震撼 但并非全息投影
晚会中，《美丽的爱情传说》取材于中国古代四大民间爱情故事之一《梁山伯与祝英台》，节目以越剧开场，在小提琴独奏之下，完美引出“梁祝”双人舞，曲子过半之时，一把美到窒息的巨扇从湖面缓缓打开，从孔雀到青花瓷、从山水到人物，随着音乐的节奏，立体旋转的扇面讲述着一个个动人的故事，最终，随着曲子最后一个音符的消失，巨扇缓缓隐迹于湖面。
“画面确实十分震撼，但这里面用到的技术，其实并不是全息投影，而是一种异形结构的投影技术，我们也叫它3D Mapping，三维立体投影。”南京投石科技有限公司总经理孙峰峰这样表示，“这把巨扇是一个由电机控制的机械装置，扇面是灰色的纱缦，技术人员事先将平面设计贴图、结合材质为效果打光之后，最终将精确调整后的三维视频投影到纱缦上，才有了这样震撼的真实质感。” 据了解，机械屏幕是用防水材质制作而成，整个屏幕的形状就是一把真实的巨扇。
孙峰峰介绍，三维立体投影技术在国内其实已发展成熟，它最广为人知的应用就是大型楼体表面的魔幻秀，悉尼灯光节、法国里昂灯光节、广州国际灯光节就曾大量采用这种户外投影技术。“它几乎可以让任何物体表面转变为动画。”孙峰峰解释，所有的投影机在设计时都是针对平面投影屏幕的，因此投射出的画面是矩形的，当这样的投影机将图像投射到非平面的屏幕上时，影像就会出现变形失真，因此为了在这种非平面的屏幕上得到正确的图像显示效果，就必须对生成后的实时图像进行处理，换句话说，三维立体投影主要是为立体物的投影表面而设计的。
“小天鹅”才是“全投” 用于室外技术难度高
全息投影是一种虚拟成像技术，它能再现物体真实的三维图像，不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使幻像与表演者产生互动，一起完成表演，产生令人震撼的演出效果。那么，真正的全息投影技术体现在哪儿了呢？第五曲《天鹅湖》就用到了这种技术。拱形灯光桥下，一位“小天鹅”优雅现身，几个旋转之后，竟分身出2个、4个、8个……瞬间一群天鹅姑娘共舞，虚实相映，变幻绮丽，如入仙境。
“真人分身当然不存在。这里主要是巧妙运用了光学上的反射与折射原理，背景其实是张长18米、可移动的膜，有一定透明率与反射率。画面中分身出来的人物是表演者提前用摄影绿幕拍摄好了以后，经过抠像，作为播放内容，再经过45度角反射，以‘1：1’的比例投影在这张膜上的。”孙峰峰这样说，在某种程度上，这种技术属于180度全息投影，因为观众只有位于舞台正面才能观赏到这样的梦幻效果，如果位于侧面或是后面，幻像就“失灵”了。
（全息膜）
近几年，这种技术在室内表演比较流行，而用在室外、水面上，尤其是一个完全自然的环境中，少之又少。“室外要比室内难度高很多，重点还是在这张幻影成像膜上。夏季炎热，又是露天水上使用，对膜的要求很高，要防水、防晒，何况彩排周期长达一个月，膜的使用频率非常高。”孙峰峰介绍，另外，全息结构拱形设计、固定牵引点均为非对称异形设计，这些也都增加了难度。
事实上，除了《天鹅湖》曲目，其后的《月光》《我和我的祖国》都运用到了同原理的全息投影技术。
完全不受限的“全息”离商用还有很长一段距离
据了解，目前国内的全息投影技术已基本成熟，并且细分之下还可分为180度全息投影、270度全息投影、360度全息投影，实现方法和应用领域略有不同，在展示馆、博物馆、科技馆、娱乐厅、博览会、图书馆等也各有广泛的应用前景。但不管是180度也好，还是360度也好，不管是国内还是国外，目前的全息投影技术其实都存在观赏角度受限的问题，这块短板也直接导致目前这种技术一度被质疑为“伪全息”。
目前，一个完整的360度全息投影，普遍被这样架构而成：将四棱锥形的玻璃或透明膜分别倾斜45度组成金字塔状的三维空间，在金字塔顶端水平放置一块平面显示屏，显示屏中播放通过视频编辑软件制作的关于金字塔形状顶端成中心对称的4个影像画面，4个画面分别呈现一个人或物体的前后左右4个角度的图像，位置上对应金字塔4面透明反射平面放置，这样一来，在金字塔内部空间便会呈现出极具立体纵深感的3D影像，且从金字塔前后左右4个方向看到的图像正好对应金字塔空间内部物体的一个观察面。
即便是这样，目前的全息投影角度也存在观赏角度受限的问题，比如站在金字塔任一四角中的一角方向，向金字塔内部空间看，画面就会失真。而真正意义上的全息投影技术，原理上应是从任何角度观看影像的不同侧面，都不会失真。
2015年，日本的Aerial Burton公司曾开发出一种利用高聚光脉冲激光的新型全系显示技术，可以将三维图像呈现在空中，而不需要通过屏幕显示。据了解，这套空气投影系统使用了一系列精准调节的激光发射器，有选择地电离了空气分子，使之发出亮白的光线。过去，类似的技术曾应用于水幕和雾幕，从而形成更加详细的图像。不过，Aerial Burton的新技术却不需要借助水或雾来形成图像，这就意味着，人们将能够直接通过空气媒介看到全息图像。不过，目前这种技术还未成熟，仅停留于实验室阶段，未进入商用领域。
孙峰峰认为，这种“真”全息技术目前大多表现在一些概念中，真正实施起来还需要大量的技术支撑，即便是真的实现了，离真正进入应用也有很长一段距离。
采访专家：南京投石科技有限公司总经理 孙峰峰
文字：施红艳
编辑：祝亦楠
