虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影領(lǐng)域的應(yīng)用
——以三維全景影像技術(shù)為例

黃增心，劉 波

作為一種可以讓用戶感受到深刻的沉浸式體驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建出模擬環(huán)境以實(shí)現(xiàn)多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為，利用系統(tǒng)仿真讓用戶身臨其境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽起始于20世紀(jì)60年代，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展已初具規(guī)模，現(xiàn)如今已經(jīng)被深入應(yīng)用在教育、醫(yī)療和軍事等重大領(lǐng)域。隨著攝影受眾群體的擴(kuò)大，人們發(fā)現(xiàn)攝影技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合下轉(zhuǎn)變的動態(tài)影像會給人更高的視覺享受和更深的沉浸式體驗(yàn)，同時也可以結(jié)合CGI技術(shù)創(chuàng)作出新穎的動態(tài)化的商業(yè)廣告，提升廣告的商業(yè)價值，目前這一技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的推崇[1]。本文以三維全景影像技術(shù)為例，主要從商品實(shí)物的模擬展示、實(shí)物場景的虛擬構(gòu)建和商業(yè)廣告設(shè)計(jì)等三方面闡述和分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是如何被應(yīng)用到攝影領(lǐng)域的。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維全景影像技術(shù)

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

作為仿真技術(shù)十分具有發(fā)展前景的方向之一，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)于一體，其具有高度的交叉性、科學(xué)性和前瞻性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由模擬環(huán)境、感知和傳感設(shè)備等部分組成，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)及設(shè)備生成具有實(shí)時性動態(tài)效果、三維交互的立體逼真影像，具有多感知、存在感、交互性和自主性的特點(diǎn)以及沉浸感、交互性和想象性三方面的優(yōu)點(diǎn)。

1）沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過構(gòu)建虛擬的三維立體圖像使得用戶能夠產(chǎn)生一種如同生活在現(xiàn)實(shí)中的身臨其境的感覺。

2）交互性。在計(jì)算機(jī)所建立的虛擬或模擬環(huán)境中，人們可以利用傳感設(shè)備體會其交互性，如同觸摸到客觀世界中的物品一樣產(chǎn)生真實(shí)的觸感。

3）想象性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)下的虛擬環(huán)境可以激發(fā)用戶的想象力和創(chuàng)造性思維，幫助用戶構(gòu)建一個新型的知識體系，在聯(lián)想中獲取新的知識和認(rèn)識，改變?nèi)藗兊母行院屠硇郧榫w。

1.2 三維全景影像技術(shù)

三維全景影像技術(shù)是一個虛擬現(xiàn)實(shí)分支，既可以被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)，也可以用于網(wǎng)絡(luò)虛擬的教學(xué)環(huán)境中去，它主要是通過實(shí)景照片來建立虛擬的環(huán)境，具有簡單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。

作為一種桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，三維全景影像技術(shù)并非是真正的3D圖形技術(shù)，與3D建模創(chuàng)建的三維空間不同之處主要在于三維全景影像技術(shù)依托于實(shí)景、實(shí)物、實(shí)地拍攝，并對真實(shí)客觀的環(huán)境進(jìn)行虛擬再現(xiàn)的一種虛擬技術(shù)，更貼近現(xiàn)實(shí)世界[2]。它主要有以下三種特點(diǎn)：

1）實(shí)地拍攝。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與攝影相結(jié)合的影像技術(shù)為實(shí)地拍攝，是對真實(shí)場景的虛擬再現(xiàn)，具有有照片級別的真實(shí)視覺感。

2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)之一即為交互性，因此含有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維全景影像技術(shù)也在一定程度上展現(xiàn)了這一特點(diǎn)，可以根據(jù)用戶需求改變虛擬對象的角度、大小和視角，給用戶身臨現(xiàn)場的體驗(yàn)。

3）簡單實(shí)用。三維全景影像技術(shù)不需要單獨(dú)下載插件，它可以利用Java程序自動下載觀看全景影像，簡單實(shí)用的同時也方便影像的傳播。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 用于商品展示

2.1.1 商品實(shí)物的模擬展示

所謂實(shí)物模擬就是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與攝影的結(jié)合下對某一實(shí)物對象進(jìn)行多角度、一圈或多圈的全景拍攝，再利用軟件對照片作圖像拼接、合成一個全方位三維全景的動態(tài)影像，當(dāng)用戶有需要是可以利用交互設(shè)備從不同角度反轉(zhuǎn)、調(diào)整大小、放大局部或觀察細(xì)節(jié)，深入感受所展現(xiàn)對象的特征與特點(diǎn)。

這一應(yīng)用我們比較常見的場所一般為博物館、圖書館和科技館等，在大廳或咨詢處設(shè)立的交互式設(shè)備前對某一文物、書籍或科技作品進(jìn)行觀察和體驗(yàn)。采用實(shí)物模擬的手段滿足大家近距離觀賞把玩又不會對虛擬對象造成實(shí)質(zhì)性損壞的需求[3]。除了上述場所，實(shí)物模擬也可以被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)銷售，尤其是國內(nèi)異地貿(mào)易或進(jìn)出口貿(mào)易，在電子商務(wù)暢行的今天，網(wǎng)絡(luò)銷售也可以利用三維全景影像技術(shù)向買方多角度、交互可感應(yīng)的展示商品的特質(zhì)和細(xì)節(jié)，讓用戶足不出戶即可檢驗(yàn)樣品。

2.1.2 實(shí)物場景的虛擬構(gòu)建

實(shí)物場景的虛擬構(gòu)建與實(shí)物模擬類似，同樣是對需要展示的對象（場地）作一圈或多圈拍攝，使用圖片拼接技術(shù)將所有照片拼合成全景圖像，再使用功能性軟件將靜態(tài)影像轉(zhuǎn)換成動態(tài)的三維效果影像，并利用熱切技術(shù)實(shí)現(xiàn)場景之間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到360°全景觀覽對比以及漫游的需求效果。

三維全景影像技術(shù)依托于相機(jī)的360°拍攝和圖片拼接技術(shù)，將多張照片拼合在一起以實(shí)現(xiàn)多角度、全方位、真實(shí)性的視覺效果。而想要讓實(shí)物場景模擬效果良好，可以從以下幾方面著手：

1）始終保持一個節(jié)點(diǎn)。想要讓相機(jī)能夠在三腳架上實(shí)現(xiàn)連貫的旋轉(zhuǎn)拍攝最重要的一點(diǎn)是要讓相機(jī)旋轉(zhuǎn)的軸心始終保持在一個節(jié)點(diǎn)上，即圍繞一個固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而減少拍攝過程中因軸心偏移而引發(fā)的照片位移的問題[4]。在拍攝過程中，不同鏡頭適應(yīng)的節(jié)點(diǎn)距離不同，攝像人員可以采用全景云臺來準(zhǔn)確尋找和定位節(jié)點(diǎn)，保證拍攝任務(wù)能夠圓滿完成。

2）保證焦距、白平衡、焦點(diǎn)、感光度以及光圈的統(tǒng)一。在拍攝過程中，受光照、色溫和感光度等因素的印象，如果焦距、白平衡、焦點(diǎn)、感光度和光圈沒有保持統(tǒng)一，全景拍攝下的多角度的所有照片在作圖片拼接時會讓觀看者或用戶產(chǎn)生斷裂的不和諧感，從而影響三維全景影像技術(shù)的效果，給實(shí)物場景模擬的創(chuàng)建帶來困難。

3）統(tǒng)一快門速度。使用一個快門速度的目的是為了讓照片不糊。一般而言，安全的快門速度是與焦距成反比的，焦距越小快門速度越大，焦距越大快門速度越小，以此來保證拍攝最后一張時能夠穩(wěn)住相機(jī)，提高照片的質(zhì)量。

想要拍攝出合格的全景照片比較核心的一點(diǎn)是要掌握如何良好的平衡曝光。對此我們可以嘗試使用RAW格式拍攝，并在拍攝過程中通過不斷調(diào)整平衡曝光值來修正和彌補(bǔ)相機(jī)的不足，以此來拍攝出符合人眼觀看要求的照片，增強(qiáng)照片的視覺美感，使得在圖片拼接后創(chuàng)建實(shí)物場地模擬時的效果更逼真。

2.2 用于商業(yè)廣告設(shè)計(jì)

HRD照片與HRD全景照片不同，前者明暗鮮明表現(xiàn)力強(qiáng)，是對連續(xù)拍攝曝光后的照片的拼合；而后者更具優(yōu)勢，不僅具有HRD照片的特點(diǎn)，更可以記錄實(shí)時的拍攝光源條件，在搜集這些數(shù)據(jù)后建立虛擬現(xiàn)實(shí)光數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫中的光源條件投放和賦予到商業(yè)廣告設(shè)計(jì)中。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影中的應(yīng)用之一——實(shí)物場景虛擬需要與CGI緊密結(jié)合。除了利用已有的照片，我們還可以利用CGI建模實(shí)現(xiàn)更加震撼的視覺效果，即通過計(jì)算機(jī)建模制造出虛擬的場景和影像，比如十分驚艷的系列作品《四大天王》和《金木水火土》等，以及現(xiàn)下我們常常看到的汽車廣告，如畫質(zhì)清晰透出鋒利的時尚感和科技感的“飛檐走壁”特效等，都是CGI在攝影中的商業(yè)應(yīng)用。隨著時代的發(fā)展和人們商業(yè)嗅覺的靈敏，這類將CGI與實(shí)物場景虛擬相結(jié)合的技術(shù)正在被更加深入的應(yīng)用到商業(yè)攝影和平面設(shè)計(jì)中，以創(chuàng)作出更為高端的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方案。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更像是一面充滿魔力的“鏡子”，它可以把現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)物、實(shí)地場景投放到虛擬的環(huán)境中，同時實(shí)現(xiàn)不可思議的創(chuàng)作效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，不僅可以增強(qiáng)影視作品、攝影作品和平面設(shè)計(jì)的感官效果和質(zhì)量，它更加從技術(shù)的角度推動了攝影領(lǐng)域的改革和突破，一方面可以節(jié)約時間成本，另一方面也可以幫助設(shè)計(jì)者更加充分的實(shí)現(xiàn)他們的想象。