VR全景影視技術分析

馮嘉雯 張霞 胡垂立

摘? ?要：近年來，VR技術逐漸成為社會上一個熱門的話題，VR+醫學、VR+軍事、VR+室內設計等應用如雨后春筍快速發展，VR產業化在全球范圍內快速鋪開。而VR技術與影視的結合，通過VR頭盔中裝載的傳感器，檢測并持續跟蹤體驗者頭部和視線的移動，對體驗者的數據進行跟蹤，帶給人們沉浸式體驗，讓用戶不僅在視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺上都能嘗試到前所未有的體驗。VR+影視將是影視業的新發展、新趨勢。文章首先介紹VR技術，其次重點分析VR全景影視技術及其設備，最后再簡單介紹了VR全景影視的應用。

關鍵詞：VR影視設備;后期軟件;拍攝技術;VR全景影視技術

1? ? VR全景影視技術的簡要介紹

在了解虛擬現實技術（Virtual Reality，VR）全景影視技術之前，先簡單介紹一下VR技術，VR技術是綜合了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種科學技術，在一個多維信息空間上創建一個虛擬的信息環境，是一種能夠創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術。該行業應用領域廣泛，涉及醫學應用、軍事航天、教育應用、文物古跡等，此外，影視藝術也與VR技術相結合，產生了與傳統影視不一樣的影視效果。

這里要區分VR影視和360°全景影視。360°全景和720°全景是同一概念，360°全景技術是一種運用數碼相機對現有的場景進行多角度環視拍攝之后，再利用計算機進行后期的縫合，并加載播放器程序來完成的一種三維虛擬展示技術。其本質就是360°視頻和照片，通過攝像機捕捉到拍攝對象全方位的3D景象。由于這些影像不是虛擬合成的，而是由真實的影像拼接的，畫面就會產生彎曲或者斷裂，從而影響視覺上的真實性效果。360°全景和720°全景都缺乏交互性，盡管它能讓用戶在體驗過程中觀看周圍的環境，但無法做到與其中的場景進行互動。

本文所說的VR全景影視即可以實現上下左右360°任意角度拖動觀看的動態視頻。而且還允許體驗者在視頻里自由移動觀看，在同一時間，站在不同的位置觀看，提供任意位置的360°自由觀看，具有交互性。

2? ? VR全景影視技術設備分析

全景相機又稱為全方位攝像機。普通相機的視角范圍一般不超過180°，它最大程度可以捕捉到通過半球落在相機焦點上的光線，而全方位攝像機就可以捕捉到整個球體從任意角度進入焦距的光線。但實際上，那些真正可以覆蓋全部球面的相機，則是利用多個不相交的單獨焦點來捕獲光線。目前，我們國內的強氧，得圖，Insta360，UCVR，滋曼等企業以及國外的Nokia，Google，GoPro，Facebook，Jaunt，三星，松下，柯達，尼康等企業都在布局VR全景攝像機。

我們可以根據不同的場景來進行劃分，便于介紹不同的VR設備。根據產品的性能價格以及使用場景劃分為3個級別：教學級、商業項目級、影視級。

2.1? 教學級

這類相機適用于普通的自制VR視頻或簡單的展示類項目。它使用方便，一般為雙目或多目，可以實現實時地預覽和機內合成，但其畫質寬度不高和無法做專業設置，得圖、小蟻、理光以及少量GoPro拼接等方案都可制作簡單的VR視頻。

2.2? 商業項目級

利用原型驗證機或繼承的商用VR一體機，它擁有比較復雜的后期流程和底層算法，畫面整體效果比教學級別更好，可以拍攝VR廣告片、商業短片等，基本滿足用戶的需求。Facebook Surround 360配備了17個攝像頭組成的陣列，機身周圍有14個廣角攝像頭，通過軟件可以實現捕捉360°圖像，并自動進行渲染，而且它還采用了全局快門，可以避免產生獨立關閉快門的畫面缺陷。

2.3? 影視級

電影級別的專業VR影視團隊制定的套件設備，一般操作較為復雜，后期流程效率較低，但畫面效果最好，這就需要類似紅龍的套件設備。

3? ? VR全景影視拍攝技術

VR全景影視拍攝與傳統影視拍攝手法不同，在傳統影視中，導演利用傳統的鏡頭語言把自己的情感傳遞給觀眾，讓觀眾更直觀、更準確地理解影片的內容。盡管傳統的蒙太奇語言在VR影視中無法起到作用，但它也有一系列的準備工作。

3.1? 確定拍攝視角

導演根據影片的類型確定受眾目標，思考影片為誰而作，這樣可以更容易確定拍攝的視角。對于大多數VR全景視頻來說，導演都會嘗試以第一人稱去拍攝，以這樣的視角能更容易地吸引體驗者，影片的主線劇情更容易展開。而以角色為中心的敘事方式，用第二人稱視角可以滿足主角與觀眾之間的互動。用第三人稱的視角來觀影影片可以讓體驗者客觀地觀察整個場景。

3.2? 前期準備工作

VR全景視頻的劇本創作中不再是以一個畫面鏡頭為單位，而是以一個場景為基本拍攝單位，即一個鏡頭就是一個場景。因此，我們要準備場景的布置、演員的調動、影片時長、燈光布置及拍攝設備的布置等。這里我們介紹VR全景布光的幾種布光，分別是聚光燈、區域燈光和球形燈光布光。

3.3? 聚光燈的用法

我們可以想象虛擬一個室內拍攝場景，拍攝主體是一個位于半封閉空間內的人。

（1）在拍攝主體前方。位于相機側后方的聚光燈無論是高度還是角度都避開了全景視頻相機的鏡頭直射，這樣布光可以讓第一視角看起來更具有現場感。

（2）在拍攝主體側方。利用空間里開放式結構（如窗戶）完成測光的布景，這樣布景拍攝主體的輪廓感更強，圖像顯得更真實，更有觸感，也更明晰。

（3）在拍攝主體后方。這是一種逆光拍攝，這樣處理能夠得到室內空間底部的全域色調，人物主體上也有燈光的顏色，所以多用在需要進行色彩控制和平衡的場景中。

（4）在拍攝主體上方。即垂直向下的燈光布置，這樣的燈光布置最不容易穿幫，這樣的處理使得拍攝主體表面有著更強的明暗調性，人物的線條更硬朗，色彩也更有層次。

對整個空間來說，區域燈光產生影響的光域要比聚光燈大得多，在VR拍攝的場景當中，如果想要獲得更好的色彩表現和明暗細節，那么可以選用區域燈光;如果空間光源充足，而想要拍攝主體更有層次，那么可以選擇聚光燈光。球形燈光的光域是最廣的，即使是單盞也能保證一個場景中的空間照明，在場景中放置多個球形燈能夠達到無影燈的效果。

4? ? VR全景影視后期軟件

開始使用軟件制作VR全景視頻之前，先要合理清晰地整理素材，根據攝像機的數量新建文件夾，將相應攝像機的視頻分類到該文件夾，根據需求把需要縫合處理的全景視頻放到同一文件當中。使用的拼接軟件可以是Kolor Autopano video pro，Kolor Autopano Giga以及Video Stitch Studio等，另外還可能需要到傳統影視制作當中的編輯軟件進行輔助，如Premiere，After Effects以及Photoshop等軟件。視頻編輯當中，可以相應調整曝光和白平衡這些參數設置。最后就是渲染出視頻，然后使用全景視頻播放器進行觀看體驗，如Kolor KolorEyes。

5? ? VR全景視頻觀影設備

VR視頻制作完成后，我們需要通過其相應的設備進行觀影，目前，VR設備大概分為4種：以Cardboard為代表的紙盒設備、移動端頭顯設備、PC頭盔和VR一體機。以Google Cardboard為代表的這種設備，就是兩片透鏡，以及固定透鏡和手機的紙盒。Cardboard紙盒包含了紙板、雙凸透鏡、磁石、魔力貼、橡皮筋以及NFC貼等部件，其實這就是一個廉價的3D眼鏡，但這個眼鏡加上智能手機就組成了一個VR設備。移動VR的一大平臺是GearVR，它包括了一個觸控板、一個后置按鈕和監測加速和陀螺儀位置的運動傳感器。其次是PC端的設備，其計算處理是通過數據線交給PC，另外，頂級的PC頭盔必然會內置精心研發位置追蹤系統，如HTC VIVE的Lighthouse，Oculus Rift的星座系統。VR一體機具備獨立處理器并且同時支持高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）輸入的頭戴式顯示設備，它擁有獨立運算、輸入和輸出的功能。它是智能手機失掉了通信模塊，增加了顯示處理單元的能力，加強位置感應，并把其做成頭戴式的設備，成像的原理采用了單屏分屏技術，用簡單的凸透鏡放大顯示。

6? ? VR全景影視的應用

關于沉浸式的體驗，目前3D和IMAX也能做到相應的效果，而VR全景影視更能增強沉浸體驗。（1）全景式的立體成像與環繞音效，以沖破傳統影院維度，讓體驗者在視覺和聽覺上完全沉浸于影片當中。（2）利用不同部位的傳感器產生出虛擬視覺、虛擬聽覺、虛擬觸動感以及虛擬嗅覺，且盡可能達到實時性，讓體驗者擁有劇情的選擇權，達到全身心地沉浸其中。2014年《速度與激情》系列電影的導演林詣彬導演了一步VR短片《HELP》，2016年導演斯皮爾伯格宣布要拍面向家庭的VR電影，同年，導演羅布麥克萊倫推出了全球首部限制級VR電影《ABE VR》。可見，VR影視越來越普及，無疑，VR全景影視的發展指日可待。

Analysis of VR panoramic film and television technology

Feng Jiawen， Zhang Xia， Hu Chuili

（Department of Computer Science and Engineering， Guangzhou College of Technology and Business， Guangzhou 510850， China）

Abstract：In recent years， VR technology has become a popular topic in the society， VR+ medicine， VR+ military， The application of VR+ interior design， such as the rapid development of spring bamboo shoots after the rain， and the rapid development of the VR industrialization in the global scope. and the VR technology is combined with the film and television， the sensor is loaded in the VR helmet， the movement of the head and the line of sight of the experienced person is detected and continuously tracked， the data of the experience is tracked， Only in the visual， auditory， tactile and even smell can try an unprecedented experience. VR+ film and television will be the new development and new trend of the film and television industry. This paper introduces the VR technology first， and then analyzes the VR panorama film technology and its equipment.

Key words：VR film and television equipment; post software; photography technology; VR panorama film technology