炫酷的燈光秀背后 一部3D光雕投影技術(shù)發(fā)展史

昨天，一年一度的悉尼燈光節(jié)正式開幕，云知光澳洲游學(xué)團(tuán)第一時(shí)間為大伙兒帶來了第一手的資訊。今年燈光節(jié)上，除了來自全球各地藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意藝術(shù)裝置作品，當(dāng)然也少不了近年來非?；鸨?3D 光雕投影秀。那么對于3D 光雕投影技術(shù)和它的歷史，你了解多少？

什么是 3D 光雕投影？

3D光雕投影在開發(fā)和實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)歷過多個(gè)不同的名稱，用谷歌搜索我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有關(guān)它的歷史不過寥寥3年，這是因?yàn)?D光雕投影技術(shù)以前還有一個(gè)學(xué)術(shù)名稱 “Spatial Augmented Reality（空間增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）”，也叫做“ Video Mapping（視頻投影）”。然而美國人似乎更喜歡稱它為 Projection Mapping，并延用至今。

寫這篇文章，主要是為了介紹不規(guī)則物體作為投影顯示表面的這段歷史。而以平面、圓柱形/球形作為投影顯示表面的發(fā)展歷史則更長，可以追溯至電影誕生的年代，此篇文章將為大家以時(shí)間線敘述3D光雕投影（Projection Mapping）的歷史。

3D光雕投影發(fā)展時(shí)間線

1969年，迪士尼將其應(yīng)用于鬼屋

Projection Mapping 投影技術(shù)的第一次實(shí)驗(yàn)可以追溯到1969年，考慮到我們在過去的5年才開到了這種技術(shù)的使用和普及，1969年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)可以說是令人驚訝的老了。

而第一個(gè) Projection Mapping 是迪士尼樂園在當(dāng)時(shí)開放的鬼屋中使用的，他們使用 16mm 的膠片拍攝歌手的頭部，然后投射到他們臉部的半身像上。其中，黑暗騎乘這一娛樂項(xiàng)目就包含了許多有趣的視錯(cuò)覺設(shè)計(jì)：脫離軀體的頭顱、莉歐塔夫人、5個(gè)半身像，一齊唱著黑暗騎乘的主題曲“Grim Grinning Ghosts”。

▲ 1969年 幽靈鬼屋的歌唱雕像

1980年，浸入式藝術(shù)電影裝置Displacement

第二個(gè) Projection Mapping 投影技術(shù)實(shí)例出現(xiàn)在1980年，是 Michael Naimark 設(shè)計(jì)的一款浸入式電影裝置 Displacement。在這個(gè)藝術(shù)裝置中，攝影師用旋轉(zhuǎn)鏡頭拍攝客廳，客廳內(nèi)有兩位演員，接著再用投影儀替換攝像機(jī)進(jìn)行投影，便可達(dá)到旋轉(zhuǎn)式 Projection Mapping 的放映效果。

▲ Michael Naimark-Displacement

1991年，迪士尼開創(chuàng) Projection Mapping 并獲專利

迪士尼不僅開創(chuàng)了 Projection Mapping 投影技術(shù)，同時(shí)也是（我能找到的）在 3D 投影領(lǐng)域中最早擁有專利的公司，專利名稱為“在 3D 物體上投影的裝置和方法”, 其本質(zhì)描述的是一種投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將數(shù)字化圖像繪制在起伏的 3D 物體之上。

▲ 1991年，Disney宣傳照片

1994年，GE公司獲 Projection Mapping 專利

GE 公司早期還有一項(xiàng)專利，名字很長，叫“將 3D 空間中計(jì)算機(jī)模型的圖像精準(zhǔn)地疊加到物理空間中對應(yīng)物體的系統(tǒng)和方法”。

1998年，未來辦公概念引起3D投影熱潮

Projection Mapping 為人所知也是因?yàn)閷W(xué)術(shù)界掀起了一股研究3D投影技術(shù)的熱潮。在北卡羅來納大學(xué)教堂山分校，Ramesh Raskar、Greg Welch、Henry Fuchs 以及 Deepak Bandyopadhyay 四人打造了“Spatial Augmented Reality（空間增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）”技術(shù)。

而這一切都源于一份叫做“The Office of the Future （未來辦公室）”的文章，該文構(gòu)想了一臺可以覆蓋任何表面的投影儀，有了它，人們不必盯著一臺小型計(jì)算機(jī)顯示器，而是直接在桌子上就可以體驗(yàn)AR技術(shù)。

▲ 1998年使用混合環(huán)境的未來辦公室草圖

未來辦公室的概念：首先，將投影儀替換正常的辦公室用燈，以精確控制室內(nèi)所有燈光。然后，在多個(gè)攝像機(jī)同步工作的環(huán)境下，獲取在室內(nèi)所有可見表面的幾何形狀的反射信息，并將獲取的影像投影在表面上，從而達(dá)到展現(xiàn)影像或者影像變化的效果。此處插圖旨在幫助區(qū)分投影圖像和真實(shí)物體。

這意味著使用者可以和真人大小的同事進(jìn)行Skype語音聊天，即將人的影像投射到真人大小的虛擬 3D 模型上，從而達(dá)到面對面聊天的效果。這項(xiàng)技術(shù)早期還采用了實(shí)時(shí)、無噪的 3D 掃描儀（如 Kinect）。

1999年，John Underkoffler 表示未來帶攝像頭的投影儀會(huì)像電燈泡一樣普遍

即使你不知道這個(gè)名字——John Underkoffler，但你一定知道他所做過的工作。他為影片《少數(shù)派報(bào)告》創(chuàng)造的基于手勢的界面卻影響了隨后13年的用戶界面和硬件創(chuàng)新。

▲ 電影少數(shù)派報(bào)告劇照

但《少數(shù)派報(bào)告》中的神奇UI也只是 John Underkoffler 在麻省理工學(xué)院和洛杉磯工作室 Oblong 時(shí)所創(chuàng)造的眾多產(chǎn)品之一。他是發(fā)明 Minority Report 界面的設(shè)計(jì)師，同時(shí)也是 VR 科技公司 Oblong Industries 的首席科學(xué)家，早期交互式 Projection Mapping 投影技術(shù)也有部分出自他手。

1999年除了科學(xué)發(fā)明，John Underkoffler 還引入了 I/O 電燈泡 (I/O Bulb)概念，他表示未來這種帶攝像頭的投影儀會(huì)像傳統(tǒng)電燈泡那樣普遍，并走進(jìn)各家各戶。

2001年，Raskar 開創(chuàng) Shader Lamps 計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

2004年，便攜式投影儀的探索

2004年，Raskar 等人繼續(xù)對便攜式投影儀進(jìn)行探索（這預(yù)示著微型投影儀未來發(fā)展的方向）。操作者可以通過這些智能投影儀中的各種傳感器來感知自己的方位，還可以將其用于倉庫庫存的管理和維護(hù)上。

2005年，影像投射進(jìn)入藝術(shù)領(lǐng)域

2005到2006年間，Oliver Bimber 使用投影儀將影像投射在繪畫作品上，并將畫布作為投影屏幕使用。

Projection Mapping 投影技術(shù)還在繼續(xù)發(fā)展中…

3D光雕投影的未來

▲ 悉尼歌劇院立面投影，2011

▲ tokyo city symphony，2015

投影映射在過去5年中迅速普及。我們已經(jīng)看到了戶外活動(dòng)的投影映射出現(xiàn)在藝術(shù)節(jié)，車展，企業(yè)活動(dòng)，零售廣告等。由于我們只是在這種新媒體的起源，投影映射的新用途每周都會(huì)出現(xiàn)。一旦有人提出了新的東西，我們就會(huì)看到這個(gè)想法的迭代隨處可見。所以問題仍然存在，未來可以用投影映射做什么？一切都有可能。