VR环境下数字艺术内容产品的设计原则

■黄 淼 王 蕾

VR环境下数字艺术内容产品的设计原则

■黄 淼 王 蕾

本文研究适配VR设备数字艺术内容产品在设计中应遵循的原则，利用观察法可以发现VR数字艺术内容产品大多来源于电影和交互艺术产业，除了需要遵循自有的设计原则外，还需遵循更多的原则，利用经验总结法可以确定随着VR设备逐渐升级稳定常态化。这些原则逐步固化下来，形成VR数字内容创作的核心。VR数字内容的设计体系最终将从影视和交互艺术中逐渐剥离整合出来，遵循特有的设计原则，总体说来就是增加代入感、优化交互操控、提供非凡体验。

VR；数字艺术内容产品；代入感；操控；体验

VR（VirtualReality,即虚拟现实，简称VR））技术方兴未艾，整个市场对于与其适配的数字艺术内容的需求异常强烈，但是目前VR内容的制作速度和精度均无法赶上硬件升级的节奏。一方面是因为VR设备进入爆炸式增长阶段，另一方面则是目前VR内容的设计者们疲于奔命，尚无余力去总结VR数字艺术内容在设计中需要遵循的原则。

一、VR发展现状以及对内容产品的需求

VR是由美国VPL公司创建人拉尼尔（JaronLanier）在20世纪80年代初提出的。其具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中，计算机生成的、可交互的三维环境称为虚拟环境（即VirtualEnvironment，简称VE）。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

2016年是VR技术和内容井喷式发展的一年。技术上各大硬件厂商雨后春笋般地发布新产品新技术，Facebook花20亿美元重金收购VR老牌公司Oculus，微软也斥资1.5亿美元收购了Osterhout公司手中的81项虚拟现实技术专利，HTC整个公司发展战略向VR倾斜，阿里巴巴成立VR实验室，暴风TV发布VR电视，华为进军VR眼镜市场。内容上各方内容提供商也纷纷加入混战，华谊兄弟布局VR主题公园，光线传媒入股DreamVR，网络网络推出VR沉浸式教学概念，淘宝也努力发展VR购物平台。一时间“VR+”的概念遍及大家熟悉的各行各业，VR+体育、VR+影视、VR+游戏、VR+医疗……似乎各个行业都会被这种先进的视觉技术所改变。近期高盛发布了关于VR的一份报告，总而言之VR和AR将成为继电脑和智能手机之后的下一代计算平台，多个行业将被重塑，到2025年，VR和AR的软硬件年销售额将达到800亿美元。如果解决了电池和移动的问题，年营收可以达到1820亿美元。各个行业也正在努力为迎接VR世代的到来而进行着积极地改革，其中内容的储备便是最大的发展掣肘。

VR技术方面的发展方向是清晰明确，更快的计算速度、更高的屏幕分辨率、更完美的拍摄和拼接技法、更舒适的穿戴体验、更低的成本等等，全球几乎所有知名的数码厂商都正在致力于研究这些技术。可以说，在可预见的未来，VR技术一定会像人们预想的一样发展，只要携带一副小小的眼镜就能完全感受到高拟真度的虚拟环境。但是另一方面，VR内容的研发就不如技术那般目标明确。工具的快速进步导致了内容制作平台极不稳定，大家均在开发VR眼镜和VR内容的制作工具，但是内容本身的制作却无法因为设备和工具的不断更新而全速跟进。总体说来，VR是一项技术为核心的革新，所有希望借用其技术进行自我提升的行业都需要各自筹备自己的内容以及内容的制作规范，这对于每个行业来说都是颠覆性的。目前不是每个行业都准备好了这种颠覆，很多行业都在试探性的进行一些内容创作，并希望通过这个过程获取创作的规律。

近年来能够让人眼前一亮的技术很多，例如可穿戴设备、三维打印、智能家电等，但是真正能用好这些的技术的内容却极其匮乏。这些技术和VR技术一样，形式在快速发展，但是内容却跟不上，无法突破特定领域应用到生活的方方面面。可见市场并不呼唤技术，而是能够应用技术的内容，技术革新固然重要，但是我们更应该把更多精力放在内容开发上。正如用户购买电视并不是为了看电视的外壳，而是要看电视播放的内容一样。绝大多数用户不关心电视是如何接收信号如何成像的，而关心的是节目内容是否精彩。VR技术也是同理，广大市场需求的并不是一堆先进的技术专利和昂贵的技术设备，市场需求的是这些技术一旦用于自身，自身所能感受到的身心愉悦。所以只要这些技术有了内容的支撑，就好比身体有了灵魂，甚至设备的价格也就不会让人觉得昂贵了。以对VR接受程度最高的两个行业——游戏和影视而言，鉴于其本身就是新兴产业，无时无刻都在接收技术革新，所以他们对于VR的接收程度就较高，对于VR内容的制作就非常积极，相对融合度也较高。

二、VR内容产品设计的总体原则

总体来说现有的VR形式主要分为如下两大类，VR视频和VR交互软件。两类的主要差别就是在VR可视环境中主观视角的坐标位置能否自由移动以及能否与虚拟环境中的对象进行交互。VR视频由于是前期由摄像器材拍摄完成的，所以在观看时不能再次控制器材进行运动，也不能与影片中的角色进行交互。而VR交互软件（包括游戏）允许用户与VR环境或者对象进行交互，并且在绝大多数软件中，用户可以使用操纵器对主视角进行位移控制。

对于内容设计而言共同遵循如下几条原则：

1.强化代入感

普通的荧屏观影，观众能够明确的感觉到屏幕与他们的距离，大脑会清晰地意识到：“我是观众”。哪怕是类似《守望先锋》那样的第一人称战斗游戏，由于玩家依然能够清晰地感觉到视角的边界，所以依然让人感到些许的疏离感。相对而言，IMAX的观影体验更能够带来较好的代入感，也正是因为其巨大的可视面积和3D眼镜效果。但是VR提供的是一种完整的沉浸式体验，用户的眼睛耳朵被完全封闭在360度可以感受的球形虚拟世界中，所以VR在内容设计上必须让用户更多地感觉到身临其境的效果。所谓沉浸式体验，就是在虚拟世界中尽可能真实还原现实世界的视听感受，在内容设计方面主要需要遵循如下几个原则：1、提升虚拟空间可视范围。由于VR设备支持全角度的观察，因此如果当头部转到某些角度导致画面缺失，便会让观众丧失视觉上的代入感。2、增加屏幕刷新率。较低的屏幕刷新率会增加眼睛的疲劳度，科学研究当刷新率下降到60fps以下时，眼睛疲劳度明显上升，所以目前影视领域已经逐步将刷新率提升到120fps以上。对于VR这种近眼观测（屏幕距离眼睛20cm以内）的环境，刷新率更不能被忽视，主流的硬件厂商已经将VR设备的屏幕刷新率提升至90fps以上，所以在内容制作，特别是视频拍摄过程中采用更高的视频刷新率尤为重要。3、解决泛焦问题。目前所有VR内容产品，由于还无法精确定位眼球的对焦点，因此所有的视频和游戏都是泛焦的，而泛焦不符合我们视觉观察习惯。目前眼球定位的技术已经逐步加入旗舰级的VR设备中，在未来VR内容设计的过程中，视频拍摄可能比较难做到任意变焦，因为拍摄时焦距已经固定，但是交互软件的设计必须更好的考虑视觉对焦的体验效果，才能营造更真实的视觉感受。

2.增加主观视角

无论是看电影还是玩游戏，用户肯定都幻想能成为主角。VR设备的优势是提供更多的主观体验，所以应该采用更多的第一人称视角也就是主观视角，而非传统影视或者游戏的第三人称视角，让用户深刻感觉自己就是主角。主观视角在影视和游戏的画面表达中能够带来冲击力极强的视觉体验，但是传统的影视作品为了保证观众能够接受到足够的信息量，更多的还是采用了第三人称视角，即摄像机视角。但是2015年9月上映的俄罗斯电影《硬核亨利》就尝试打破了固定规则，全程以主观视角进行拍摄，给予观众非同一般的视觉体验，如果加入VR设备一定更具冲击力。比之电影，数字游戏更青睐更多的主观视角，绝大多数的竞速、射击、对战游戏均支持主观视角，可以给玩家带来更真实的游戏体验。这类游戏本身就支持全景浏览主角周围的全部场景和人物画面，VR设备的引入一定会给这些游戏带来更大的创作空间。

3.合理利用资源

按照传统的平面显示方式，我们看到的画面最多只占全景面积的六分之一，电影作为视频种类中最高级别的技术标准目前已经可以达到4k以上的清晰度。但是VR作为全景显示，同时需要将整个环境球中的所有画面渲染完成，如果还是需要保证4k同级别的显示效果，那对于设备的图形处理能力等于增加了6倍以上的运算量，这是是很大的考验。所以在目前VR内容设计过程中，合理利用资源，做好资源优化是核心工作之一，不然无论是电脑的运算速度还是传输带宽都无法支持画面流畅输出。具体说来，视频方面只能使用次一级的画面精度，毕竟传统影视作品已经将资源调用到极致了，如果同级别再增加数倍运算量是绝对不可能的，所以VR视频为了合理利用资源只能比普通视频降低画面精度。对交互软件而言，其美术资源的制作量是恒定的，但是VR同屏支持的多边形数要求要明显高于普通屏幕，这就要求VR交互软件的制作者们尽量优化美术资源，减少资源调入和渲染时间，才能提高VR交互时的流畅度。

4.充分了解真实的视觉习惯

我们真实的视觉习惯中蕴藏了很多小秘密，看似寻常但不可或缺。例如我们的眼睛向下看时是依托鼻尖来确定下方的空间感的，如果没有了鼻子在VR虚拟环境中用户的视觉就会变得非常的不稳定，甚至产生不知道下方到底有多大的恐惧感。所以现在很多VR视频或程序中都会给用户“安装”一个“假鼻子”用以定位下方空间。又例如在VR虚拟环境中，用户看到自己正在快速运动的画面，但是人的内耳前庭组织却告诉大脑“你的身体并没有在移动”，此时用户就会产生眩晕感，目前无法很好的避免。除了VR设备在技术上加入动态跟踪或者真实移动外，内容制作上避免连续移动，或让用户尽量驾驶载具移动，通过虚拟的面罩或者驾驶舱边缘造成相对静止的视觉感受，可以有效地减少眩晕感。类似这般的视觉习惯还有很多，我们必须在VR内容设计中尽量考虑才能更好的增加VR设备的用户使用时间。

5.更多使用全景声

现实世界中的声音是来自四面八方的，在真实环境中我们通过对声音信号声压差及时间差的判断，可以较为轻松的判断出它的位置。虽然音频技术经历了单声道、立体声、环绕声几个阶段，但它仍然无法还原出和自然界完全一致的声场环境。VR设备为了能够营造更好的拟真效果，必须引入全景声技术，以克服音箱放置始终在同一平面的弊端。全景声给了声音设计更大的发挥空间，主要表现在空间感的加强上。在过去的5.1环绕声甚至7.1环绕声，由于人耳对头顶声音定位的不敏感性，很难通过这种系统来获得较为理想的头顶声像，而在全景声系统里可以通过顶置扬声器较好的完成。例如在战争题材轰炸的场景当中，飞机的盘旋声、地面爆炸声、周围人们的喧嚣声等细节，可以通过分别放置在顶置音箱、环绕音箱等通道来实现较好的效果，这正是VR全景还原要求的一个重要组成部分。目前全景声技术还主要应用在大型影院中，但是逐渐在向家庭使用中发展，VR内容产品也将更多的使用这一技术。

三、对于VR内容产品设计的具体要求

VR视频和VR交互软件是VR发展的两个重要分支，对于内容产品的设计的具体需求也有着明显的不同。总体说来，VR视频无法进行交互，着重体现全景视频的视域和自由的观察空间，VR交互软件注重体现虚拟世界对于真实世界的还原和超越。

1.VR视频内容产品设计的要求

（1）全新的镜头语言

传统电影中，观众的视角是由摄像机决定的，最后由哪些画面连接起来构成故事则是由导演决定的，整个过程中，观众是被动的、没有存在感的。戏剧里所谓的“第四面墙”，说的就是这种时空上的存在感，你永远不可能跨越这面墙与电影主角产生联系。但是VR技术的诞生开始打破了这道界限，好莱坞著名导演史蒂文·斯皮尔伯格（StevenSpielberg）被参访如何看待VR技术时回答的原话：“我认为VR非常危险，是因为它给观众提供了360度的观看场景，这样一来，导演如何‘讲故事’就成了大问题。”虚拟现实绝不仅仅是360°视频，它更强调观众的在虚拟空间中的位置。当把自己代入成影片中的一个角色后，观众会不由自主地要求接受更全面不间断的音画讯息，那镜头语言的特性就无法发挥了。众所周知，传统电影是通过镜头语言讲故事的，讲的是导演安排好的故事，但是一旦VR介入电影，观众就会看到整个电影虚拟世界的全部，那故事如何发展就由不得导演了。因为如果观众代入了一个角色，那他所看到的画面应该是线性的，一镜到底的，那传统意义上镜头语言的概念将不复存在，这就势必催生出新的镜头语言。

（2）善用游览或运动镜头

无论VR视频最终能否形成电影的概念，但是有一点的可以肯定，用户体验VR视频更多的是希望获得平时无法获得的视角，由于用户的各种客观限制，无法获得很多现实世界中奇妙的体验，例如无法驾驶战斗机、无法从事极限运动、无法游览世界奇观等等。但是由于人类与生俱来的好奇心，所有用户都渴望获得与众不同的体验。而绝大多数惊奇的体验往往都是在运动中产生的，现在绝大多数用户愿意体验VR产品正是因为进入虚拟世界后可以尝试平时无法尝试运动，所以VR视频的拍摄设备不能简单固定位置拍摄，而应该更多的使用游览或者运动镜头。目前为止VR全景拍摄设备体积都较为笨重，要灵活操控这些设备进行运动是个不小的挑战。

（3）演员表演难度加大

在VR视频拍摄的过程中，为了模拟第一人称视角，主角往往会被一个摄像器材所代替，或者角色在眼睛的相同位置佩戴可以移动的摄像设备。如果是摄像器材代替主角，那与之演对手戏的演员就需要进行大量的无对象表演，这对于演员的演技是不小的考验。如果是演员头部佩戴摄像设备负重拍摄，那一方面目前的全景拍摄设备重量不轻体积不小，要带着它全程摸爬滚打，对于演员身体素质要求很高，另一方面拍摄设备并不能百分百贴合眼球位置，所以在拍摄过程中还需要演员利用错位、摆拍等方式来模拟人眼与周边环境的相对关系，拍摄过程需要反复调试。所以与观众轻松观影形成鲜明的对比，VR视频的拍摄需要演员付出更辛苦的劳动才能达到完美效果。

2.VR交互软件内容产品设计的要求

（1）增加突发事件

VR交互软件（包括VR游戏）是目前VR技术最能一展所长的领域。各种娱乐性的交互软件都以突发事件作为主要的用户乐趣来源，用户通过触发突发事件→解决突发事件，获得惊→喜的情感体验从而获得乐趣。目前在主流的交互软件中，用户绝大多数时间都在扮演着旁观者的角色，操控着虚拟世界中的一切，而软件设计者通过加入突发事件“为难”用户。由于现在交互软件视觉代入性还是略差，用户在突发事件触发后，用户往往是以旁观者的心态进行观察，以“上帝视角”从容调度，最终解决问题。然而VR技术介入交互软件以后，用户这种旁观者的姿态将被彻底打破，用户在虚拟世界中扮演视觉和听觉均受限制的主角，对于外界的每一点刺激均会非常敏感，所以更多的添加突发事件，给予用户主观视角上的惊喜显得尤为重要。总体说来，VR交互软件的沉浸式体验需要更多的突发事件，否则无法和VR视频进行区分。

（2）更好的可操控性

目前VR设备的交互形式主要有如下几种，眼镜上的简单按钮式、通用的游戏手柄式以及专门针对手部优化的感应器式。出于成本和便捷考虑，很多VR设备都是自带简单按钮的，但是我们相信最终的交互形式一定能够100%的识别手部甚至全身的运动。目前价格较高的主流VR设备都带有手柄，目前手柄的操作还不能完全识别手指的紧密运动，所以例如扔球捡东西这样的动作，大脑给出的信号是控制张弛手指肌肉，而实际手柄操控需要的动作是按按钮，如果用户真的松开了手指，那被扔出去的就是手柄了。这是非常破坏沉浸体验的一种情况，因为此时用户大脑会立刻反应过来，我不是真的处于虚拟世界中，而是需要通过按钮来操控自身。因此如果需要进一步提升VR设备的可交互性，势必在内容上提升产品和操控设备的匹配度，并且随着硬件的逐步进步，提升产品的整体可操控性。

VR独特的技术环境带来了内容制作的大变革。这样的变革需要重新定义一个完整的内容制作体系，这个体系从影视和交互艺术中逐渐剥离整合而出，遵循特有的设计原则，总体说来就是增加代入感、优化交互操控、提供非凡体验。随着VR设备逐渐升级稳定常态化，这个体系也会逐步固化下来，形成更为丰富完善的原则系统。

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中国传媒大学南广学院）