淺析虛擬現(xiàn)實(shí)全景技術(shù)

張杰 季淼

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)全景（以下以VR全景代替）技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)重要分支，由于其能夠給人帶來沉浸感的體驗(yàn)，并且開發(fā)的成本也比較低廉，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本文旨在使更多的人了解這一技術(shù)，從而能夠運(yùn)用這一技術(shù)更好地改造我們的生活。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；全景圖；全景技術(shù)

VR全景技術(shù)飛速發(fā)展，目前已經(jīng)滲透到人們各方面生活。為了使VR全景技術(shù)能夠更好的服務(wù)人們的生產(chǎn)生活，本文對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了深入研究，期望能幫助更多的人通過VR全景技術(shù)使人們更好的認(rèn)識(shí)生活，改造生活。

一、VR全景概述

（一）虛擬場(chǎng)景繪制方法

基于幾何的繪制技術(shù)（簡(jiǎn)稱GBR），利用三維建模軟件搭建三維模型來繪制虛擬場(chǎng)景?；趫D像的繪制技術(shù)（簡(jiǎn)稱IBR），通過運(yùn)用特定的相機(jī)拍攝圖像，經(jīng)過后期處理完成虛擬場(chǎng)景繪制?；趲缀魏蛨D像混合的繪制技術(shù)（簡(jiǎn)稱IBMR）[1]。IBMR是通過拍攝圖像結(jié)合部分場(chǎng)景三維模型共同組成虛擬場(chǎng)景。因此，在VR全景中多采用IBR的圖像繪制技術(shù)，文章以IBR的圖像繪制技術(shù)進(jìn)行VR全景講述。

（二）全景圖簡(jiǎn)介

全景圖即通過廣角的表現(xiàn)手段以及繪畫、相片、視頻、三維模型等形式，盡可能多表現(xiàn)出周圍的環(huán)境。全景圖分為繪畫和攝影全景圖，在虛擬現(xiàn)實(shí)全景技術(shù)中指的是攝影全景圖。根據(jù)攝影實(shí)踐的需求不同和攝影者的技術(shù)不同，全景圖可分為寬景和360度全景，這種全景圖通常是攝影硬件結(jié)合全景圖軟件來完成。

二、VR全景圖發(fā)展現(xiàn)狀

（一）VR全景圖的分類

全景圖根據(jù)投影模型不同，分為柱面全景圖、立方體全景圖以及球面全景圖。柱面全景圖是指不包括頂部和底部信息的全景圖，是以視點(diǎn)為中心水平方向的360°視圖。立方體全景圖與球面全景圖相似，將圖像投影到立方體的六個(gè)面來實(shí)現(xiàn)全景漫游，這種投影方式更適合于室內(nèi)。球面全景圖是指以觀察者為中心進(jìn)行球面建設(shè)，然后將拍攝圖像投影到這個(gè)球面上，展現(xiàn)出場(chǎng)景與觀察者視點(diǎn)相同。

（二）VR全景中全景圖的特點(diǎn)

①全方位，全景圖展示了模型內(nèi)的所有場(chǎng)景。②實(shí)景，全景圖中場(chǎng)景的繪制是基于IBR繪制的，IBR的特點(diǎn)決定了全景中的所有場(chǎng)景都是來自現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)場(chǎng)景。③360°環(huán)視的效果，全景圖經(jīng)校正處理后可形成一種虛擬三維視覺體驗(yàn)。

三、VR全景實(shí)現(xiàn)技術(shù)

（一）基礎(chǔ)開發(fā)綜述

（二）VR全景圖素材的采集

（1）拍攝硬件：①拍攝設(shè)備：一種是全景相機(jī)或裝有魚眼鏡頭的相機(jī)，一種是普通數(shù)碼相機(jī)。②鏡頭：魚眼或廣角鏡頭，魚眼鏡頭保證拍攝圖像最大重合量，提高拍攝效率。③全景云臺(tái)：全景云臺(tái)可以在相機(jī)鏡頭以鏡頭節(jié)點(diǎn)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拍攝的情況下，保證平穩(wěn)拍攝。④三腳架：拍攝過程中主要承接相機(jī)和全景云臺(tái)，保證拍攝過程中儀器不晃動(dòng)。⑤無(wú)線快門：選擇無(wú)限快門拍攝可以快速進(jìn)行無(wú)干擾的拍攝。

（2）拍攝流程：①調(diào)整相機(jī)參數(shù)：確定拍初始拍攝方位后，調(diào)整相機(jī)曝光和白平衡等參數(shù)。②安裝全景云臺(tái)并安裝相機(jī)。③拍攝時(shí)注意拍攝圖片與圖片之間的重合率，為后期拼接圖片奠定基礎(chǔ)。

（3）拍攝注意事項(xiàng)：①選擇合理的拍攝地點(diǎn)，避免人流量過于密集和空間流動(dòng)性太小 ，避免畫面中物體運(yùn)動(dòng)速度過快。②環(huán)境：室外環(huán)境保證最佳，光線適宜，這樣可以保證照片畫面曝光度。③因?yàn)槠胀ㄩW光燈的能看到的范圍窄小，所以要使用專業(yè)的全景廣角閃光燈。

（三）VR全景圖的拼接

將篩選處理后的有效圖片導(dǎo)入PTGui軟件中，開始進(jìn)行拼接。在初步拼接的過程中出現(xiàn)的瑕疵需要手動(dòng)進(jìn)行拼接。

（四）優(yōu)化VR全景圖的拼接效果并保存

設(shè)置優(yōu)化參數(shù)，生成全景圖。由于拍攝環(huán)境的不穩(wěn)定性，難以把握戶外不可控因素，需要后期用Photoshop軟件對(duì)獲取全景圖修補(bǔ)，輸出全景圖。

（五）VR全景的漫游交互制作及發(fā)布

720云是一個(gè)集制作與分享的綜合性平臺(tái)，并且具有穩(wěn)定的云服務(wù)功能。此平臺(tái)制作便捷，可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)多種交互，還支持佩戴VR眼鏡，加深沉浸感，所以采用720云制作與發(fā)布。

四、VR全景的應(yīng)用

VR全景技術(shù)的基本應(yīng)用包括提前幫助游客規(guī)劃旅游路線和展示景區(qū)概況、街景區(qū)內(nèi)容展示、文物保護(hù)展示和媒體宣傳展示等。

VR全景技術(shù)在旅游業(yè)的應(yīng)用可以為游客提前規(guī)劃旅游路線，在服務(wù)業(yè)應(yīng)用可以提高服務(wù)效率，在文化遺產(chǎn)保護(hù)和展示方面的應(yīng)用可以進(jìn)一步增強(qiáng)視覺直觀性，在廣告宣傳上的應(yīng)用增強(qiáng)了用戶的體驗(yàn)感。

五、VR全景技術(shù)的趨勢(shì)

在全景圖選擇方面，全景圖的高分辨率成為人們的共同追求。VR全景圖不斷發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了VR全景視頻的發(fā)展。

在全景技術(shù)應(yīng)用方面，全景技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備上應(yīng)用將普及。手機(jī)商場(chǎng)生成全景圖的APP包括：BestPano、全景云等。與手機(jī)適配的360°VR全景相機(jī)在全景技術(shù)方面也占重要地位，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)售的有蘋果公司生產(chǎn)的Insta360 Nano，與APP結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)一鍵分享。

六、總結(jié)

本文通過介紹全景圖的特點(diǎn)、全景圖分類、全景圖的拼合方法以及實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)與軟件進(jìn)行對(duì)比分析，最終得出了實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)漫游最便捷的方式是運(yùn)用720云。

參考文獻(xiàn)：

[1]石教英.虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)及實(shí)用算法北京科學(xué)出版社，2002.33-50.

作者簡(jiǎn)介：張杰（1994—），女，漢族，山西太原人，碩士，數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)2017級(jí)碩士在讀，主要研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)。

通訊作者：季淼（1993—），女，漢族，河北邢臺(tái)人，碩士，數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)2017級(jí)碩士在讀，主要研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)。