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培养姬
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3D Mapping秀,点亮科学之夜!

图文:培养姬

导语:据说中国科技馆将举办一场为期8天的“科学之夜”活动,其中最令人期待的亮点之一便是活动的开幕式——3D Mapping 视觉秀。那么,3D Mapping 到底是什么呢?本期专栏学姐带你一探究竟。

  提到3D Mapping,就不得不提其中的重要设备——投影仪。关于投影仪,你首先想到的是什么?课堂上老师讲课用的幻灯?会议室汇报方案的PPT?电影院的大屏幕投影?或者是代替电视的家用投影?当然,这些都是日常生活中投影的常用场景,可以说投影仪给我们的生活带来了很多的便利。这些场景有一个共同的特点:投影的载体(也就是幕布)通常都是一个很平整的平面。

  3D Mapping的出现则打破了投影对于载体的限制,它可以让任意一个表面成为投影的载体,使投影画面与载体完美融合,仿佛画面就是载体本身的一部分。这种投影又被称作3D Mapping或结构投影,也可以叫做空间增强现实。

  早在1969年,美国迪士尼乐园的鬼屋里就用到了这种投影技术,将电影视频(一张说话的脸)投射至一具面部模型上,看上去就像是一个人在说话一样。

▲鬼屋中投射的效果 

  1980年,一位名为Michael Naimark艺术家拍摄了一段视频,记录演员在客厅里与客厅内的物品互动的影像。之后,再将客厅的所有物体都涂成白色,并把拍摄到的影像投射到客厅里,就好像真的有人在与客厅里的物品互动一样。

▲拍摄的真实场景 

▲涂成白色之后的客厅 

▲将之前录制的影响投影至白色客厅

  这些都是早期的一些3D Mapping实例,如今3D Mapping的应用更为广泛,显示效果更加精准和震撼。

  建筑投影可以是说是3D Mapping最为普遍的应用了。建筑投影是将建筑物的外墙当做投影的“幕布”,根据建筑物的轮廓、形状特征等“量体裁衣”,制作匹配建筑物外形的视频动画,并精确投射在建筑物表面。由于建筑物投影面积往往比较大,再加上多变的光影特效,展示效果蔚为壮观。

▲迪士尼乐园灯光秀 

▲悉尼歌剧院灯光秀 

  此外,3D Mapping还可应用于商业广告、舞台表演等多种场景。

▲汽车上的3D Mapping 

▲鞋子上的趣味投影 

▲舞台上的炫酷投影,与裙子融为一体 

 

▲创意纹身秀

 

  我们知道,当投影仪将画面投射到一个立体的物体上时,画面很容易发生变形,那么该如何将图像投射至三维物体,使得图像与物体完美融合呢?

  学姐做了一个实验,首先选取了一个画面,试图通过投影仪投射到房间顶部墙角,由三面墙组成的空间。

▲投影仪输入的图像 

  于是学姐看到了如下的画面,墙顶面和两侧墙面分别承载了一部分图像,但是显示出的效果相比于原图,已经发生了较大的扭曲。

▲发生扭曲的显示画面 

  学姐换了好多个视角,看到的画面都发生了不同程度扭曲。然而当学姐从投影仪的视角望向墙角时,惊喜出现了!一个平整、没有弯曲的画面浮现在眼前!

 

▲从投影仪的视角看到的画面

  也就是说,当我们把图像投射到任意非平面的载体上时,图像会根据载体的轮廓形状进行分布,发生形变,但是当我们从投影仪的视角看,我们总能看到一个和输入画面一致的图像。

  这个画面让学姐想起了之前比较火的创意照片:

  试想,如果我们将这组照片中主人公手里拿着的照片作为投影仪的图像,以相同的视角投射至背景里的建筑物(风景)中,原本灰暗的建筑(风景)是不是就会像手中的照片一样五彩斑斓?图像也能够精确匹配建筑(风景)的每一个细节。我们似乎发现了3D Mapping 的奥秘。

  再回头看文章开头部分提到的1980年的3D Mapping案例,当时的艺术家Michael Naimark就是事先拍摄了演员在客厅里的一系列活动,然后以同样的角度将拍摄的画面投影到涂成白色的同一场景中,从而实现了在立体空间中精确投影。

  所以,要想得到某一个立体物体的精确投影效果,我们只需要找到该物体在投影仪的视角是怎样一副画面,并将该画面作为投影仪的输入信号就可以了。当然,我们不太可能像Michael Naimark那样去实际拍摄再进行投影,这个“拍摄”过程一般都在软件当中通过虚拟的场景来完成。

  比如想要在一个汽车上投影,那么我们先在软件中建立一个汽车的三维模型,在汽车模型上画上与汽车轮廓完美融合的图像,然后根据实际场景中汽车与投影仪的位置关系,在软件中模拟投影仪视角,找到汽车模型在投影仪视角的图像 ,再把这个图像放入真实场景里的投影仪中,便能够实现在汽车上的精确投影了。同样,根据汽车模型制作相匹配的动画,便能够实现在汽车上播放动态画面了。

  看完上面的介绍,相信大家应该对3D Mapping是什么有了初步的认识。但百闻不如一见,2018年9月17日-24日,中国科技馆“科学之夜”活动即将上演一场3D Mapping视觉秀。这场3D Mapping秀以中国科技馆场馆内的四面墙组成的立体空间为投影载体,根据科技馆建筑特点,量身制作精美绝伦的3D动画。近3000平米的超大投影面积,将为观众带来沉浸感超强的体验环境,奉上一场美轮美奂的视听盛宴!

▲中科馆3D Mapping秀(样片仅供参考,实际展示内容可能有改动,请以现场效果为准)

  然而,这场盛宴仅仅是中国科技馆“科学之夜”的开始,作为开幕式的3D Mapping秀结束之后,还有“密室逃脱”“科幻主题探秘”“Cosplay主题巡游”“科学嘉年华”“真人VR吃鸡”等更多好玩的活动等待大家来体验。活动详情及购票方式请戳:全城开抢!中国科技馆“科学之夜”门票你值得拥有!

  向来只在白天对公众开放的中国科技馆,将于本月17日-24日19:00-21:00在夜间向大家敞开大门,机会难得,感兴趣的朋友千万不要错过!

  

 

    参考资料:

1. 维基百科:Projection mapping

2. How To Project On 3D Geometry

3. Two Unusual Projection Spaces

 

  (部分图片来自网络,如有版权问题,请与我们联系)

  

  

  

  

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