全息投影實(shí)現(xiàn)方案

一  全息投影技術(shù)原理

全息投影技術(shù)也稱虛擬成像技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。

其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。

其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過程：全息圖猶如一個復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。

二 全息投影技術(shù)的應(yīng)用

   2.1 全息投影技術(shù)在博物館中的應(yīng)用

全息投影技術(shù)已經(jīng)在我國有了一定的發(fā)展，應(yīng)用到實(shí)例的也有較多領(lǐng)域。例如，世博會，產(chǎn)品的現(xiàn)場促銷以及明星演唱會等。2013年周杰倫演唱會上與虛擬鄧麗君的跨時空對唱掀起了演唱會最高潮，運(yùn)用的是全息投影技術(shù)。在這樣的信息時代，觀眾的素養(yǎng)和審美大幅提升，博物館單以實(shí)體展品或文字圖片展現(xiàn)已不能滿足民眾日益增長的文化生活的需要，利用全息投影技術(shù)可以生動形象的再現(xiàn)事件的發(fā)生過程，讓本來已經(jīng)過去的事或人能夠活靈活現(xiàn)的再次出現(xiàn)在人們眼前，是展覽陳列設(shè)計領(lǐng)域的一次革命，漸漸成為現(xiàn)代博物館里不可缺少的演繹方式。

以下以幾個實(shí)例運(yùn)用介紹全息投影技術(shù)在博物館陳列設(shè)計中的幾種常見方式：（1）運(yùn)用幻影成像技術(shù)展示文物。蘇州博物館基本陳列“寶藏虎丘”展廳運(yùn)用3D幻影成像系統(tǒng)構(gòu)建出一個半透明空間，通過對文物的三維掃描和影像制作，將動態(tài)影像懸浮于空間的中心部位，全方位展示蘇博一級文物——五代秘色瓷蓮花碗，觀眾可以從各個角度觀察到懸浮在空中的文物立體影像。這樣在同一展廳中既能看到文物實(shí)體展品，又能通過動態(tài)影像進(jìn)一步了解文物的組成結(jié)構(gòu)、局部和細(xì)節(jié)部分，虛實(shí)結(jié)合直觀而有很強(qiáng)的視覺沖擊力，在增加展覽觀賞性的同時使觀眾對館藏文物有了更清晰地認(rèn)識，這種展示方式得到了觀眾的一致好評。 （2）運(yùn)用幻影成像技術(shù)講述故事。博物館是文化傳遞的地方，要把塵封多年的歷史通俗易懂、老少咸宜的展示出來，讓參觀者可以很好地領(lǐng)略到其中的文化精神，那么還有什么比讓其身臨其境更加生動具體呢？由The Shirley Spectra公司完成的陜西漢陽陵的《走進(jìn)漢陽陵》幻影成像項目，是我國較早利用全息投影技術(shù)講述歷史故事的成功案例，當(dāng)時在國內(nèi)引起了轟動，還得到了來自世界很多國家朋友的好奇和贊美。影視廳中利用全息投影技術(shù)形成四幕歷史場景，演示前，首先看到漢景帝時期的古代文物和兵俑、宦官俑；演示開始，一批批精致的陶俑隨著人們的視線逐一還原為當(dāng)時的形象，栩栩如生地呈現(xiàn)在觀眾眼前，“復(fù)活”了的漢景帝、王皇后以及宮女、宦官、甲士等依次出現(xiàn)，游客看到當(dāng)年天子臨朝時的威武莊嚴(yán)，金碧輝煌的殿堂內(nèi)臣子們俯首高呼萬歲，王皇后怎樣從一個農(nóng)家女子蛻變?yōu)橐粋€母儀天下的王后，從一個麻衣粗布的村姑成為綾羅綢緞的華麗貴婦人。逼真的復(fù)原了歷史文物和主人當(dāng)年的生活場景，讓那些銹跡斑斑的文物與主人一起把觀眾帶回到那個遙遠(yuǎn)的年代，使人如癡如醉、流連忘返。 （3）觀眾參與互動類。博物館常用的多媒體互動形式有簽名留言觸摸感應(yīng)系統(tǒng)，常用于展館內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)參觀后的簽字留言；地面墻面投影互動，多運(yùn)用于展館內(nèi)的通道或者墻體上，通過捕捉設(shè)備對參與者進(jìn)行捕捉拍攝，使參與者與屏幕之間產(chǎn)生緊密結(jié)合的互動效果；虛擬拍照虛擬翻書互動技術(shù)，手臂揮舞就觸動視頻動畫，播放翻書的效果或者揮動手臂觸發(fā)拍照按鈕，互動性與趣味性很強(qiáng)。湘陰左宗棠紀(jì)念館的多媒體情景劇《一代名將左宗棠》是目前我國全息投影技術(shù)中讓觀眾參與互動較為成功的案例?！兑淮麑⒆笞谔摹非榫皠≈兴霈F(xiàn)的左宗棠書房是按1︰1的比例復(fù)原，書桌、茶幾、屏風(fēng)都是生活中的尺寸，幻影演員如真人一般大小。通過影像介紹了左宗棠一生的功績，特別是左宗棠出征新疆收復(fù)新疆的偉績。演示結(jié)束后，觀眾可以進(jìn)入到幕布后與幻影演員合影，與情景劇主角“左宗棠”合影。這樣大的實(shí)物布景讓人可以進(jìn)入到劇中的場景，通過虛擬的影像實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代人和古代人的對話，這樣的時空“穿越”在我國博物館陳列設(shè)計中屬首創(chuàng)，很有借鑒意義。

2.2 在博物館中運(yùn)用全息投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）不受場地等因素的限制，布景箱可以根據(jù)場地的大小來調(diào)節(jié)，人物形象外觀一般為25～35CM，當(dāng)然也可以做成真人大小。既可以讓幻影演員來完成表演，也可以讓真人進(jìn)入景箱進(jìn)行表演增加神秘效果。（2）具有強(qiáng)烈的縱深感，視覺層次感好、立體感強(qiáng)真假難辨。中間還可結(jié)合實(shí)物，實(shí)現(xiàn)影像與實(shí)物的結(jié)合，使觀眾產(chǎn)生穿越時空隧道的奇異感受。（3）使博物館陳列設(shè)計從較占空間人力的實(shí)物展示到環(huán)保、信息量大的不同投影技術(shù)的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，極大地節(jié)省了展館空間。更使以往那些難以用文字表述的古代奇跡的承載物，以生動直觀的方式重現(xiàn)出來。（4）在不停地與觀眾互動方面創(chuàng)新，加入了光感應(yīng)，紅外感應(yīng)，聲波感應(yīng)等不同形式的科學(xué)技術(shù)，提高觀展的趣味性和互動性，綜合推動了人類文明的進(jìn)步。（5）使過去僅能讓那些專家們心靈震撼的古代文明，能讓普通觀眾，以及對偉大的中華文明即感神秘，又一知半解的國際友人領(lǐng)閱其神奇和偉大，在親臨其境中感受其博大精深、燦爛輝煌。

三 實(shí)施方案設(shè)計

3.1 方案一 360度全息投影展示柜

360度全息投影系統(tǒng)簡稱360全息,也稱360度全息成像、三維全息影像、全息三維成像。360全息是由透明材料（玻璃或者透明有機(jī)板）制成的四面錐體，通過四個視頻源在錐體上邊或者下邊投射到錐體中的特殊棱鏡上，根據(jù)光學(xué)原理，匯集到一起后形成具有真實(shí)維度空間的立體影像。360度全息投影系統(tǒng)主要是由柜體，分光鏡面，成像錐體，圖像投影和圖像處理器五部分組成，對產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)拍和構(gòu)建三維模型，再用電腦數(shù)字處理制作成360度旋轉(zhuǎn)動畫，通過圖像投影設(shè)備將動畫投射到分光鏡面上，再折射到四個面的成像錐體上邊，形式360度立體成像，參觀者可以360度參觀產(chǎn)品，不需要佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒有束縛下就可以盡情觀看3D幻影立體顯示特效，給人以視覺上的強(qiáng)烈沖擊，是一種科技含量高，新穎性強(qiáng)，廣受大中型展館歡迎的多媒體展項。

3.1.1 環(huán)境要求：避免強(qiáng)光高亮度，亮度越暗效果越好。

       3.1.2 設(shè)備及相關(guān)要求：

1）1. 5mm厚鍍膜全息玻璃，是整個展示柜的分光鏡面，尺寸根據(jù)展示柜大小而定，預(yù)計為210cm×210cm，即面積為4.41平方米。

2） 展示柜柜體，尺寸及材料根據(jù)需要定做。

3） 成像椎體，通常為透明材質(zhì)的玻璃或者亞克力板，四塊等腰三角形構(gòu)成成像椎體，厚度為5mm，每個大小底長210cm，腰長186cm，高為153.53cm，面積為16.12065平方米，四塊共64.4826平方米。（按重量計算價格：1.2×厚度mm×面積㎡）

4） 投影設(shè)備，可采用3D全息投影機(jī)、工程投影機(jī)、一般商用投影機(jī)（流明度在3000以上）

5） 圖像處理設(shè)備，用于與投影儀相連接，存放播放展示內(nèi)容。普通計算機(jī)即可，公司文化遺產(chǎn)與保護(hù)中心計算機(jī)完全滿足要求。

6） 其他輔助設(shè)備：音響，線材，燈光設(shè)備等。

7） 軟件：3DMax，Premiere，格式轉(zhuǎn)換軟件

     3.1.3 數(shù)據(jù)要求：

若使用四臺投影儀進(jìn)行展示，展示視頻為1024×768，圖像360度旋轉(zhuǎn)；若只使用一臺投影儀，視頻為1024×768，圖像360度旋轉(zhuǎn)并且分為四個部分。用3DMax軟件將現(xiàn)有模型數(shù)據(jù)等進(jìn)行四個方向渲染，輸出四個動畫，之后用視頻剪輯軟件Premiere進(jìn)行視頻合成。

     3.1.5 場地要求

計劃做一個長為210cm，寬210cm，高170cm的360度全息投影展示設(shè)備。需要放在公司展示區(qū)。

   3.1.6 預(yù)期效果