VR視頻攝制系統(tǒng)的規(guī)劃與組建

孟川杰 四川郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系 林鈺翔 成都奇妙能力文化傳播有限公司

高盛VR報(bào)告顯示，2025年，在眾多的VR/AR應(yīng)用領(lǐng)域中，視頻游戲、事件直播和視頻娛樂3大領(lǐng)域?qū)⑼耆上M(fèi)者推動(dòng)，占整體營收預(yù)期的60%。作為一種新的內(nèi)容形式，VR對大眾具有極大的吸引力，其潛在用戶群與今天的在線視頻用戶類似，從長期角度講，這也是VR視頻的目標(biāo)市場。

1 VR視頻的定義和訴求

VR全景視頻是使用多鏡頭組成的全景攝像機(jī)拍攝實(shí)景，將多路視頻拼接融合為完整的全景視頻后進(jìn)行后期編輯，所形成的可以實(shí)現(xiàn)三維空間展示的視頻。用戶通過VR顯示設(shè)備觀看全景內(nèi)容，通過體態(tài)變化與視頻交互，實(shí)現(xiàn)不同視點(diǎn)、不同視角的視頻內(nèi)容和來自不同方向的聲音體驗(yàn)。一般來說，VR視頻有多角度播放、高清畫面、高幀率、無斷續(xù)表達(dá)等四方面訴求。在全景視頻中，觀看者可自主選擇瀏覽方向，以成倍于常規(guī)視頻的分辨率和每秒至少95幀的高速畫面，獲得身臨其境的沉浸體驗(yàn)。

2 VR拍攝設(shè)備與制作系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 VR拍攝設(shè)備的特點(diǎn)

VR視頻可以環(huán)繞觀看所有角度，除了攝像機(jī)和所拍攝的內(nèi)容，其他的附加設(shè)備和人員都要盡量避免出現(xiàn)在場景中。為了滿足這些要求，拍攝系統(tǒng)也發(fā)生了相應(yīng)變化。

VR視頻展示的是整個(gè)環(huán)境的全景，視角景別和焦距景深都失去了意義，單鏡頭單感光元件的構(gòu)造也不再使用，VR攝像機(jī)最少都使用了雙鏡頭，捕捉至少前后各180度的畫面后拼接成全景畫面。如果對畫面質(zhì)量有更高的要求，可選擇更多鏡頭數(shù)的產(chǎn)品方案，如8鏡頭的諾基亞OZO和16鏡頭的谷歌Jump，24鏡頭的Facebook Surround 360 X24甚至能記錄光場數(shù)據(jù)以達(dá)到更佳的后期處理效果。

常規(guī)攝像機(jī)使用的三腳架、搖臂等在VR視頻拍攝中基本不會(huì)使用，取而代之的是對全景畫面影響盡可能小的支架，若有改變機(jī)位的需求還會(huì)使用無人機(jī)。在電影級的全景拍攝中，還有使用車架支撐甚至直升飛機(jī)搭載VR攝像機(jī)拍攝的案例。

2.2 VR視頻制作系統(tǒng)的特點(diǎn)

相比常規(guī)視頻，VR視頻的制作有更高的要求。目前，在售的消費(fèi)級VR攝像機(jī)的視頻分辨率普遍達(dá)到了4K級別，對制作設(shè)備的性能要求極高；使用專用軟件進(jìn)行全景視頻拼接時(shí)，則要有專業(yè)的軟件操作能力。

3 拍攝設(shè)備與制作系統(tǒng)的選型

3.1 拍攝設(shè)備選型

目前的VR拍攝設(shè)備可以分為消費(fèi)級、入門級、專業(yè)級和電影級等四個(gè)級別。

消費(fèi)級產(chǎn)品通常操作簡單，拍攝后通過內(nèi)置應(yīng)用機(jī)內(nèi)合成全景畫面，實(shí)時(shí)預(yù)覽。這類產(chǎn)品售價(jià)較低，但畫質(zhì)不理想，可用于正式拍攝前的取景或?qū)ε臄z效果要求不高的大眾娛樂。代表產(chǎn)品如三星Gear360、理光景達(dá)等。

入門級產(chǎn)品主要面向發(fā)燒友和專業(yè)影像團(tuán)隊(duì)，通過較低的成本和簡單的后期制作流程，就能獲得較好的圖像質(zhì)量。代表產(chǎn)品如GoPro Omni、360 HREOS 6 等。

專業(yè)級產(chǎn)品面向?qū)I(yè)VR拍攝團(tuán)隊(duì)，一般通過更多鏡頭的集成設(shè)備、更復(fù)雜的底層算法與后期流程獲得比入門級產(chǎn)品更優(yōu)秀的畫面效果。代表產(chǎn)品如Facebook surround 360、諾基亞OZO、量子AURA等。

電影級產(chǎn)品則是為極高效果需求的客戶專門設(shè)計(jì)的套件設(shè)備，操作復(fù)雜、后期流程繁瑣，但能獲得非常優(yōu)秀的畫面。代表產(chǎn)品如Upano J2VR、360 Designs EYE等。

3.2 制作系統(tǒng)選型

VR視頻的制作分為機(jī)內(nèi)合成和后期合成兩類。機(jī)內(nèi)合成是在拍攝后由設(shè)備內(nèi)置的應(yīng)用自動(dòng)拼合為完整的全景畫面；后期合成則是通過后期制作，將原始素材合成為全景畫面。目前，全景合成已有較多方案。多素材VR視頻的合成常用Kolor公司的Autopano合成軟件；高級合成軟件NUKE的插件CARA VR，通過計(jì)算每個(gè)攝像機(jī)的方向數(shù)據(jù)，也可以將每段攝像機(jī)的視頻拼接起來；Adobe After Effects中常用sky box插件調(diào)整VR視頻的方位，并進(jìn)行跟蹤合成。

上述方案對計(jì)算機(jī)性能都有較高要求，且與分辨率和視頻碼率成正比。目前可選擇如英特爾E5系列多核心處理器，配合英偉達(dá)GTX1080及更高規(guī)格的顯卡即可，即使處理器的主頻略低，較高的核心數(shù)量也能保證整體運(yùn)算性能，無需電影級別的工作站。

VR顯示設(shè)備是VR制作系統(tǒng)中另一個(gè)重要組成部分。優(yōu)秀的VR頭顯設(shè)備可以取得更好的預(yù)覽效果，節(jié)省大量的后期工時(shí)，常用設(shè)備如HTC VIVE、Oculus Rift等。

4 總結(jié)

VR全景視頻逐漸展現(xiàn)出巨大的市場潛力，但在硬件和內(nèi)容創(chuàng)作上仍然受到諸多限制，如全景拍攝設(shè)備分辨率較低、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理能力較弱，缺乏更強(qiáng)大便捷算法支撐的拍攝與制作軟件，傳輸編碼、顯示設(shè)備和自然交互的不足影響用戶體驗(yàn)等。這些問題都是VR視頻攝制所面臨的挑戰(zhàn)和研究方向。

[1]王濤.VR全景視頻關(guān)鍵技術(shù)和進(jìn)展[N].中國藝術(shù)報(bào),2017-03-22(S03).

[2]王躍華.虛擬現(xiàn)實(shí)視頻的制作和應(yīng)用場景分析[J].視聽,2016(07):11-12.