影視制作中的VR技術應用及其發(fā)展動力分析

熊安亞

摘 要：虛擬現實技術英文全拼為Virtual Reality，簡稱VR，是近年來發(fā)展速度極快的一項虛擬影像技術。隨著科技不斷全面進步，互聯(lián)網技術飛躍式發(fā)展，VR不僅被廣泛認知，而且在各領域的應用范圍也在擴大。尤其是VR向電影業(yè)的進發(fā)廣受關注，自2014年，它成為電影界新興的寵兒和實踐熱點。本文將對VR技術的概念、特點、在影視制作中的應用以及其未來發(fā)展動力進行展開分析。

關鍵詞：影視制作 發(fā)展動力 虛擬環(huán)境

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0145-02

影視制作是技術與藝術的綜合。其基本技術包含音頻制作、圖像處理、后期合成等，與此同時它也是一門視聽語言藝術。自1956年攝影師Morton Heilig發(fā)明第一臺虛擬現實設備Sensorama以來，二維電影的體驗逐漸難以滿足人們對圖像逼真性、故事臨場感的需求，于是虛擬現實技術逐漸開始嶄露頭角，影響著電影技術和藝術的革新。

近百年來，電影行業(yè)的硬件水平及后期制作技術在不斷飛速發(fā)展。在技術上里程碑式的電影，如1997年的《泰坦尼克號》展示了空前的后期特效，2009年的《阿凡達》更是激發(fā)了3D電影制作的狂潮，當代的電影更是繼續(xù)向4D甚至6D進發(fā)。2014年，Facebook收購Oculus 公司，深入涉足虛擬現實產品等研發(fā)，中國國內各大公司也都紛紛跟風進入了VR領域。隨著華為公司在2016年新品發(fā)布會上公布了第一代VR眼鏡，我國的虛擬現實技術也進入了發(fā)展新紀元，它也見證其在影視制作技術與藝術領域中的新突破。

1 虛擬現實技術內容概述

1.1 VR技術的概念

虛擬現實，顧名思義，是用虛擬的方式營造現實氛圍，其歸根到底是對現實的模擬。它形成的是借助全景攝像機拍攝、圖像無縫拼接、三維圖形生成、多傳感交互甚至人工智能等多種新興技術的綜合體驗；它創(chuàng)造出逼近現實的可交互虛擬環(huán)境，讓觀看者以一個視點為軸心進行環(huán)繞式觀察。當前該技術已發(fā)展到可將多種軟件創(chuàng)設的對象整合為一體，最終實現人機交互，達成娛樂、操控、工作、社交等多元的目的。受眾置身于此環(huán)境，能夠極大地、多維度地刺激視覺、聽覺、觸覺、平衡覺等，體會到近乎身臨其境的感受。

1.2 VR技術的發(fā)展、現狀以及未來

虛擬現實技術最早產生于1956年，最早的VR設備是一款體積龐大的集成式感官互動設備，體驗者可以通過它感受到與以往二維電影觀感不同的逼真效果，然而由于其體積龐大且造價昂貴，不可能實現泛娛樂化的推廣。1961年世界上第一個帶有視頻監(jiān)測系統(tǒng)和頭部跟蹤功能的頭戴式顯示器Headsight被飛歌公司的團隊研發(fā)成功，其科技感造型不亞于當前流行的VR頭盔，主要應用于政府機構高端保密信息查看，未曾計劃將其推廣到民間。1966年，三維頭戴設備GAF Viewmaster問世，其裝置非常簡單，體積小且輕便，然而其功能卻非常有限；用戶通過內置鏡片觀賞三維效果的靜態(tài)幻燈片，后來的版本經過改良后加入了簡單的視聽功能；1968年麻省理工學院研發(fā)的Sword of Damocles頭戴顯示器，雖然能夠實現更復雜的功能，卻異常沉重，需要專門的機械手臂幫助體驗者承受頭盔重量?？梢姡敃r頭戴式VR設備的技術瓶頸存在于實現功能的復雜性與設備的體量之間的矛盾，在該領域地不斷探索都是在為VR設備進入市場做著必要的鋪墊。

許多科技公司曾試圖在VR技術上有所作為，然而由于90年代以前的技術條件限制，未能形成較大影響力；從1980到1990年間，虛擬現實技術的發(fā)展未能徹底跨越高端傳感器科學實驗室范疇，例如Eye Tap在增強現實技術上的嘗試和NASA的LCD光學頭戴顯示器與頭手跟蹤系統(tǒng)的研發(fā)，它們的出現都對后來的VR技術發(fā)展具有關鍵意義，然而當時其高昂的造價讓它們止步于商業(yè)領域。

20世紀九十年代，FC游戲、電腦游戲在全球流行起來，各大游戲廠商立刻意識到，在未來十年內便攜式VR頭戴設備在游戲業(yè)中的巨大潛力，紛紛摩拳擦掌試圖占領該領域首個市場份額。世嘉于1993年發(fā)布MD頭盔，任天堂于1995年發(fā)布Virtual Boy頭盔，然而都因為低分辨率和刷新率導致的用戶視覺疲勞，而無法讓這兩款產品推出市場。

2000年后，視覺傳感器、計算機網絡等技術全面成熟，Oculus公司于2009年重新涉足虛擬現實領域研究，受到廣泛的關注；與此同時，各大智能手機、智能游戲機廠商對VR設備生產快速鋪開；再加之Facebook對該公司的全面收購，資金到位；理論與實踐的同步發(fā)展將虛擬現實的概念和產品都推向了巔峰，真正意義上讓其步入了消費市場。

當前，電子產品成本低質量高，VR技術跟隨趨勢進駐到各行各業(yè)，嶄露著其新興的科技優(yōu)勢。在泛娛樂化浪潮中它體現得尤為明顯，各大游戲廠商相繼火爆推出體驗游戲及其設備的零售，可以預期，VR電影的推出也將會掀起一場視聽的革命。

1.3 VR技術的特征

VR技術綜合了多感知、沉浸感、構想性和交互功能四項特征。多感知，表現在該技術利用同時觸發(fā)用戶的視、聽、觸、嗅，以及平衡感來營造接近現實的虛擬環(huán)境；沉浸感則為高精度多感知的結果，表現為用戶的完全融入體驗；構想性，表現在人們根據自身不同的需求，可構造出自定義環(huán)境；交互功能則更進一步實現用戶與虛擬環(huán)境之間的數據反饋；這些特征都足以在未來改寫電影的發(fā)展進程。

2 為VR電影拍攝作鋪墊的技術

2.1 動作捕捉技術

動作捕捉，以下簡稱“動捕”，包括肢體動作捕捉和表情捕捉；與VR技術中的視覺傳感器傳遞攝像機空間位置原理類似，它是指在角色動作關鍵位置，例如關節(jié)處、肢體末端等設置相應的空間傳感器，再通過計算機對它們的位置信息進行跟蹤，轉化成數字信息，并反饋為可視化圖像傳遞給用戶，從而應用于影視制作中對虛擬角色動態(tài)的控制。未來，動捕地應用將會日益廣泛，2004年上映的《極地特快》是首次將動捕技術貫穿使用到全片的CG動畫電影；在該片拍攝現場，有超過60臺攝像機，一次性獲取多位演員的表演數據，創(chuàng)造了截至到當年最接近真人的動畫角色。endprint

當前影視制作中，有大量虛擬角色的表演戲份，拍攝時它們先由真人扮演，利用精度更高的表情捕捉獲取演員細微的臉部動態(tài)，通過后期特效合成為虛擬角色，使之又逼真，又不乏超現實效果。例如《第九區(qū)》、《阿凡達》等影片的特效團隊通過對飾演外星生物的演員的肢體、面部動態(tài)進行巨量數據捕獲，記錄下跟蹤軌跡后再綠幕摳像，將原有的捕捉點替換為虛擬角色的肢體、頭部和五官?？梢酝茰y，動捕技術的應用在電影行業(yè)中必將成為趨勢，將觀眾與虛擬環(huán)境的實時交互加入到電影中也將成為可能。

2.2 全景拍攝技術

現實中的全景，就是可在一個空間視點朝360°×360°的任意方向觀測周圍的環(huán)境；而全景拍攝技術則是利用若干的攝像機，在視點中心位置固定的前提下，讓鏡頭組合形成球面，再同時開啟拍攝并記錄周遭環(huán)境變化；后期，這個中心視點將替換為觀眾的視點——即虛擬攝像機——將覆蓋所有觀眾想要觀看的角度，如同在現實環(huán)境中旋轉頭部觀察周圍環(huán)境的效果。若在電影制作中使用全景拍攝，則可讓觀眾擁有在電影中任意方向觀測的選擇權，這一技術完全顛覆了傳統(tǒng)電影蒙太奇，和導演對故事情節(jié)的絕對控制權。

全景拍攝原理簡單，在電影制作中似乎有很強的可操作性，但仍涉及到一些技術瓶頸，本文將其總結為兩類問題。其一，球面攝像機陣列所拍攝的圖像組合的偏差問題；例如不同攝像機視場、視角、對雙眼視距模擬的偏差，鏡頭在運動中的抖動誤差、鏡頭成像邊緣的扭曲，都會導致用于拼接全景的視頻之間產生縫隙；攝像機幀同步誤差，是導致視頻產生果凍延遲的原因；其二，攝像機對圖像的識別力問題；攝像機陣列對重復或相似圖案的識別與合成算法，即實時拼接圖片縫隙的能力。雖然全景拍攝可以營造強烈的虛擬環(huán)境沉浸感，但若無法跨越上述技術鴻溝，則會比普通電影更加令觀眾出戲，因此敢于觸及VR電影的團隊對技術和資金實力的要求都極高，目前還是少數派。

3 影視制作中VR技術的發(fā)展動力

“全景觀影”是VR電影思路設計的出發(fā)點，一方面要使受眾的視聽聚焦從而產生沉浸感；另一方面要給予觀眾對于情節(jié)選擇權，對觀眾反應如何設計、對觀眾的選擇如何放權，成為VR電影亟待研討的重難點。

隨著VR及相關輔助技術的不斷完善、電子產品成本的不斷降低、觀眾的審美和交互需求地不斷的提高，VR技術進駐各類業(yè)是必然的趨勢。尤其在電影行業(yè)中，其新穎的設計思路和調度手段都對傳統(tǒng)有著巨大的挑戰(zhàn)，而目前我們尚且不知其優(yōu)劣勢之間的比重，正因為如此，大量的研發(fā)人員涌入到虛擬現實技術領域中，不斷探索并推進其發(fā)展。同時我們也應理性地認識到，不同類型的影視作品對該技術要進行合理取舍，根據敘事內容的不同、使用必要性，來決定該技術是否被采用，進而維持住開發(fā)者和受眾的新鮮感和熱情。本文認為，相比其他行業(yè)，影視制作既是VR技術的實踐平臺又可實現全新的電影產品，同時兼具實踐意義和理論深度，發(fā)展動力后勁十足。

4 結語

每一種新技術，都是雙刃劍。盡管技術瓶頸仍然存在，但其優(yōu)勢也相當明顯。它使人機交互更加人性化，是未來視覺技術、人工智能等方向的必然鋪墊，它的發(fā)展將會是人機增強時代的革命性飛躍。VR技術目前在概念上非常的熱門，然而其技術在電影領域內的運用還沒有大范圍地展開?？偟膩碚f，國內外的VR電影目前還非常不成熟，究其原因在于，發(fā)展了百年的電影藝術和技術已然形成了一套系統(tǒng)，與新興的VR技術所帶來的思維顛覆有著必然矛盾；VR技術的新穎性同時也是它的局限性，它在一定程度上放緩了VR電影的發(fā)展，但不見得是壞事，它必將在電影領域掀起的新浪潮，讓人們翹首期待。

參考文獻

[1] 閻庚順.虛擬現實技術對電視節(jié)目的影響[D].哈爾濱師范大學，2012.

[2] 朱熠.VR技術在影視制作中的思路探析：本源、核心與動力[J].浙江傳媒學院學報，2016（5）：96-97.

[3] 李勇.數字技術與電影空間——由奧斯卡攝影獎入圍影片看數字技術對電影空間的影響[J].當代電影，2016（6）：79.endprint