球幕電影VR 轉(zhuǎn)換制作與跨媒介虛擬放映

劉成鎖 杜新彥

(1.河北師范大學(xué)美術(shù)與設(shè)計學(xué)院,河北石家莊 050024)(2.河北師范大學(xué)新聞中心,河北石家莊 050024)

1 球幕電影及其放映面臨的問題

近年來,隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,全國各地天文館、科技館、大型娛樂設(shè)施中的球幕影廳越來越多地出現(xiàn)在我們身邊,球幕影廳中放映的球幕電影(穹幕電影)因其沉浸感突出的放映效果而成為受到大眾歡迎的特殊電影類型,正在發(fā)揮著日益重要的科學(xué)普及、娛樂休閑作用。

球幕電影圖像是投射在半球形銀幕上的曲面影像,影像的水平視角360度,垂直視角180度,球幕電影放映時,觀眾被直徑幾米至數(shù)十米的巨大半球形影像包裹,因觀眾肉眼視野范圍內(nèi)看不到影像的邊界,同時雙耳被多聲道的環(huán)繞聲場包圍,從而產(chǎn)生極強的視聽沉浸體驗感。

球幕電影曲面呈像的特殊性決定了它的放映場所必然是半球形影廳,普通影廳的矩形銀幕無法正確顯示球幕電影的影像內(nèi)容。而球幕影廳高昂的建造成本,限制了球幕影院的普及,從而影響了優(yōu)秀球幕電影內(nèi)容的傳播范圍。在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),這種現(xiàn)象尤為明顯,由于缺乏實體球幕影廳放映設(shè)施,許多觀眾從未有過球幕電影的觀影體驗。在特殊情況下,于常規(guī)實體放映手段之外,如何將優(yōu)質(zhì)球幕電影內(nèi)容通過數(shù)字媒體手段進行更為廣泛的社會傳播,讓更多的觀眾足不出戶,通過新媒體手段在球幕影院之外體驗球幕電影的魅力,成為現(xiàn)代影像工作者面臨的一個課題。

針對上述問題,本文提出了使用VR 全景視頻手段展現(xiàn)球幕電影內(nèi)容,實現(xiàn)球幕電影內(nèi)容跨媒介虛擬放映的解決方案,此處所指“虛擬放映”,是指利用全景影像技術(shù)在個人VR 終端的虛擬空間中播放原本需要在現(xiàn)實世界實體球幕影廳放映的球幕影片內(nèi)容,借助VR 沉浸式媒體技術(shù)手段,實現(xiàn)球幕電影在球幕影廳之外的智能手機VR 眼鏡、HMD頭戴式顯示設(shè)備、個人計算機等顯示媒介上的更大規(guī)模社會傳播。

實現(xiàn)球幕電影的VR 全景視頻虛擬放映,需要解決圖像變換、網(wǎng)絡(luò)傳播、跨媒介VR 播放三個主要問題,這需要從球幕影像和VR 全景影像的技術(shù)標準談起。

2 球幕電影影像與VR全景視頻影像

當(dāng)前數(shù)字球幕電影的世界通用影像格式為Dome Master,2005 年IPS (國際天文館協(xié)會)的球幕電影放映文件規(guī)范中將Dome Master定義為等距方位魚眼圖像 (equidistant azimuthal fisheye),Dome Master屬于球面方位投影的一種,中文也稱為等距方位投影或等距天頂投影,該格式規(guī)定球幕電影影像為寬高比1∶1的正圓形影像,圓形圖像的四邊與正方形邊框正交相切。在地平式球幕影廳中,Dome Master 圖像的圓心位置為放映影像的天頂位置,圖像的下方為放映影像的前方,圖像的左側(cè)為放映影像的左側(cè),圖像的右側(cè)為放映影像的右側(cè),而圖像的上方則為放映影像的后方,圖像水平視角360度,垂直視角180度,如圖1所示。

圖1 球幕電影Dome Master圖像

VR 全景視頻,也稱360°video,目前VR 全景視頻圖像的通用格式為等距柱狀投影圖像(equirectangular projection),它是全球形影像的經(jīng)緯映射圖像,VR 全景視頻圖像的寬高比為2∶1,圖像的左右兩個垂直邊緣可以無縫銜接在一起,圖像的上邊為球形圖像的北極點,圖像的下邊為球形圖像的南極點,圖像水平視角360 度,垂直視角360度,如圖2所示。

圖2 全景視頻的等距柱狀投影

從觀眾的觀影體驗上分析,球幕影像與全景視頻兩者都是包裹觀眾視野的曲面沉浸式影像,區(qū)別在于常規(guī)球幕影像是半球形影像,而VR 全景視頻為全球形影像,球幕影像尺寸是VR 全景視頻影像尺寸的1/2面積,這種內(nèi)在的關(guān)聯(lián)為兩者之間的轉(zhuǎn)換提供了契機。

3 球幕影像的VR全景視頻轉(zhuǎn)換制作與傳播

由于球幕影像與VR 全景視頻存在前文所述的內(nèi)在聯(lián)系,因此可以通過球形方位投影與等距柱狀投影之間轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)化。下面以筆者導(dǎo)演的原創(chuàng)4K 數(shù)字球幕電影 《巡天先驅(qū)——郭守敬天文成就》的VR 全景視頻轉(zhuǎn)換為例介紹具體的變換方法。

考慮到操作的便捷性,我們使用用戶群巨大的Adobe After Effects(下文簡稱AE)作為球幕電影VR 視頻轉(zhuǎn)換軟件。

運行CC2018 以上版本的AE 軟件,將圖像尺寸為4096×4096像素的球幕電影PNG圖像序列幀文件導(dǎo)入到項目窗口中,以該素材尺寸創(chuàng)建一個新的合成,圖像出現(xiàn)在時間線上,如圖3所示。

圖3 變換前的球幕電影原始圖像

為時間線上的球幕電影序列幀添加菜單欄中“效果”下的“沉浸式視頻”中的 “VR 轉(zhuǎn)換器”命令,輸入選擇“魚眼(球幕)”,輸出選擇“球面投影2∶1”,重定向攝影機視圖中的傾斜 (X 軸)設(shè)置為-60度左右,如圖4所示。

圖4 添加VR 轉(zhuǎn)換器命令,設(shè)置相關(guān)參數(shù)

將重定向攝影機視圖中的傾斜 (X 軸)設(shè)置為約-60度左右是為了讓觀眾觀看球幕電影VR 全景視頻時,獲得更加貼近在實體球幕影廳內(nèi)的觀影體驗。現(xiàn)代球幕影廳半球形銀幕一般采用傾斜30度的方式建造,即球幕球冠面與地平面呈30度的夾角,此外,觀眾座椅也一般向后傾斜30度,兩個角度疊加會產(chǎn)生60度左右的傾角,此種模式下,觀眾觀影時躺靠在座椅上,不需仰頭便可看到半球影像接近天頂?shù)男鄙戏轿恢?。為使觀眾在觀看球幕電影VR視頻時,獲得類似的體驗,球幕影像轉(zhuǎn)換為VR 全景視頻時,設(shè)置一定的X 軸傾斜值,可保證VR 視頻觀眾戴上頭戴式顯示器后,在正常坐姿平視狀態(tài)下時,視線正前方看到球幕影像靠近天頂斜上方位置的內(nèi)容,如圖5所示。

圖5 VR 全景視頻X 軸傾斜角的設(shè)置

經(jīng)過上面的處理,球幕魚眼影像將被轉(zhuǎn)換為等距柱狀投影圖像。由于球幕影像與VR 全景視頻視野范圍的不同,在等距柱狀投影圖像中會出現(xiàn)1/2的空白面積區(qū)域,如圖6所示,棋盤格區(qū)域為圖像空白透明區(qū)域。

圖6 含有1/2空白區(qū)域的等距柱狀投影影像

對于圖像中空缺的這部分內(nèi)容,可通過填補球幕影廳全景圖的方式實現(xiàn)全景圖像的補全。球幕影廳全景影像的獲取可通過全景相機實地拍攝全景圖像,或者使用Maya、3dsmax、C4D 等三維動畫軟件渲染虛擬球幕影廳全景圖像方式來獲得。為突出合成后的球幕電影內(nèi)容,避免喧賓奪主,用于填補空白區(qū)域的球幕影廳全景圖像應(yīng)為影廳內(nèi)景的暗調(diào)影像。

將球幕影廳全景圖像添加到合成中,將其放置在球幕電影影像圖層的下方。為球幕影廳圖像添加菜單欄中 “效果”下的 “沉浸式視頻”中的 “VR旋轉(zhuǎn)球面”濾鏡,調(diào)整其中的傾斜 (X 軸)參數(shù)(本案例為30度左右),使其圖像上邊緣的透視曲線與之前調(diào)整好的球幕電影影像下邊沿吻合一致,為使上下兩部分內(nèi)容的交界邊沿過渡自然,可對邊沿添加少許羽化處理,如圖7所示。

圖7 調(diào)整圖像的曲線透視線與球幕影像的下邊沿吻合一致

渲染輸出經(jīng)上述步驟處理后的合成圖像,便可得到寬高比2∶1的等距柱狀投影全景視頻,至此,球幕電影的VR 全景視頻轉(zhuǎn)換制作完畢。

將球幕電影圖像轉(zhuǎn)化為VR 全景視頻后,我們可以將其上傳到專業(yè)全景視頻網(wǎng)站,實現(xiàn)球幕電影內(nèi)容的大范圍網(wǎng)絡(luò)傳播。

當(dāng)前,Youtube、Vimeo、愛奇藝、優(yōu)酷、Bilibili等國內(nèi)外主流視頻網(wǎng)站已支持VR 全景視頻的上傳與在線播放,這就為球幕電影VR 視頻大范圍社會傳播提供了更為方便快捷的方式。在這些網(wǎng)站之外,還有一類專門的全景視頻網(wǎng)站,如Uto VR、橙子VR、720云等,這些網(wǎng)站提供了專門的全景視頻上傳、分享、觀看功能。平臺審核通過后,便可將該視頻通過微信、微博、QQ 等新媒體手段分享,進行廣泛傳播。

4 球幕電影VR視頻的跨媒介觀看

球幕電影轉(zhuǎn)換為VR 全景視頻并發(fā)布后,終端用戶可以使用智能手機、平板電腦、頭戴式顯示器和PC電腦觀看轉(zhuǎn)換后的球幕電影內(nèi)容。

4.1 使用智能手機VR眼鏡觀看

搭配智能手機使用的VR 眼鏡是當(dāng)前較為普及的大眾VR 影像觀看設(shè)備,智能手機安裝相應(yīng)應(yīng)用軟件即可觀看VR 影像。以Uto VR 為例,在手機端安裝Uto VR 應(yīng)用軟件,訪問前面分享的作品鏈接或者搜索作品名稱,就可以觀看該球幕電影了。觀看過程中,可點擊右下方眼鏡圖標切換為左右眼VR 觀看模式,此種模式下,手機的陀螺儀功能啟動,觀眾可通過轉(zhuǎn)動頭部來選擇觀看視點。

4.2 使用頭戴式顯示器觀看

頭戴式顯示器安裝全景視頻播放器后,運行全景視頻播放器,打開網(wǎng)絡(luò)連接或本地文件即可播放全景視頻文件。

以用戶群較大的HTC Vive頭戴式顯示器為例,安裝Steam VR 并運行后,運行其中的媒體播放器,選擇本機的全景視頻文件, “FORMAT”下選擇“360°”即可觀看全景視頻,如圖8所示。

圖8 使用Steam VR 的媒體播放器播放全景視頻

Steam VR 的beta版媒體播放器已支持球幕電影圖像的直接播放。在媒體播放器面板中 “FORMAT”下選擇 “Fisheye”時,Angle 設(shè)為180°,Direction設(shè)置為Up,可直接打開Dome Master格式的球幕影像文件觀看,只是此時在VR 影像中有1/2的半球形區(qū)域是黑色的,如圖9所示。

圖9 使用媒體播放器播放魚眼影像

4.3 使用電腦端觀看

使用電腦端觀看球幕電影時,可在電腦端安裝具有全景視頻播放功能的播放器 (如GoPro VR Player、Insta360player等),使用播放器打開VR全景視頻文件,切換播放模式為VR 模式,實現(xiàn)球幕電影內(nèi)容的PC 端觀看。觀看球幕電影過程中,用戶可通過鼠標拖拽畫面改變觀察視點,如圖10所示。

圖10 球幕電影VR 視頻的電腦端播放效果

通過前述處理,便實現(xiàn)了基于VR 全景視頻的球幕電影虛擬放映,觀眾可在多種終端平臺上欣賞精彩的球幕電影。需要指出的是,受手機、頭戴顯示設(shè)備顯示視場角的限制,此種觀看模式與在球幕影廳觀影相比,尚存一定差距。首先,VR 顯示設(shè)備視野在65度到90度之間,而人眼在球幕影廳內(nèi)的視野可達150度左右,VR 顯示設(shè)備的視野限制在一定程度上削弱了球幕電影虛擬放映的沉浸感體驗; 其次, 球幕電影VR 虛擬放映是個人化的觀影行為,觀影過程缺少多人同時在場的實體觀影氛圍感;第三,在轉(zhuǎn)化后的全景影像中,上半部球幕影像的亮度、色彩變化不會影響下半部劇場座椅圖像,劇場內(nèi)景圖像較為死板,視覺觀感上有一定的虛假感。

雖然存在上述問題,但在球幕影廳硬件建設(shè)制約背景下,通過VR 全景視頻觀看球幕電影仍不失為一種以新媒體手段傳播優(yōu)質(zhì)球幕電影內(nèi)容的有效解決方案。

5 結(jié)語

球幕電影影像與VR 全景視頻具有視覺感受上的高度相似性,通過技術(shù)變換,我們可將Dome Master圖像與等距柱狀投影圖像進行有效的轉(zhuǎn)換,借助專業(yè)的全景視頻網(wǎng)站實現(xiàn)球幕電影的網(wǎng)絡(luò)傳播,在手機端或頭戴式顯示設(shè)備上使用全景視頻應(yīng)用實現(xiàn)基于VR 全景視頻技術(shù)的球幕電影虛擬放映與觀看。相信在球幕電影實體放映受限的地區(qū)與時段,此方案可讓大量優(yōu)質(zhì)球幕電影內(nèi)容借助VR 全景視頻手段實現(xiàn)更為廣泛的跨媒介社會傳播。未來,實體放映與虛擬放映結(jié)合的混合式影像傳播,能夠讓更多的觀眾感受到球幕電影的魅力。?