影视制作中的VR技术应用及其发展动力分析

熊安亚

摘 要：虚拟现实技术英文全拼为Virtual Reality，简称VR，是近年来发展速度极快的一项虚拟影像技术。随着科技不断全面进步，互联网技术飞跃式发展，VR不仅被广泛认知，而且在各领域的应用范围也在扩大。尤其是VR向电影业的进发广受关注，自2014年，它成为电影界新兴的宠儿和实践热点。本文将对VR技术的概念、特点、在影视制作中的应用以及其未来发展动力进行展开分析。

关键词：影视制作 发展动力 虚拟环境

中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0145-02

影视制作是技术与艺术的综合。其基本技术包含音频制作、图像处理、后期合成等，与此同时它也是一门视听语言艺术。自1956年摄影师Morton Heilig发明第一台虚拟现实设备Sensorama以来，二维电影的体验逐渐难以满足人们对图像逼真性、故事临场感的需求，于是虚拟现实技术逐渐开始崭露头角，影响着电影技术和艺术的革新。

近百年来，电影行业的硬件水平及后期制作技术在不断飞速发展。在技术上里程碑式的电影，如1997年的《泰坦尼克号》展示了空前的后期特效，2009年的《阿凡达》更是激发了3D电影制作的狂潮，当代的电影更是继续向4D甚至6D进发。2014年，Facebook收购Oculus 公司，深入涉足虚拟现实产品等研发，中国国内各大公司也都纷纷跟风进入了VR领域。随着华为公司在2016年新品发布会上公布了第一代VR眼镜，我国的虚拟现实技术也进入了发展新纪元，它也见证其在影视制作技术与艺术领域中的新突破。

1 虚拟现实技术内容概述

1.1 VR技术的概念

虚拟现实，顾名思义，是用虚拟的方式营造现实氛围，其归根到底是对现实的模拟。它形成的是借助全景摄像机拍摄、图像无缝拼接、三维图形生成、多传感交互甚至人工智能等多种新兴技术的综合体验；它创造出逼近现实的可交互虚拟环境，让观看者以一个视点为轴心进行环绕式观察。当前该技术已发展到可将多种软件创设的对象整合为一体，最终实现人机交互，达成娱乐、操控、工作、社交等多元的目的。受众置身于此环境，能够极大地、多维度地刺激视觉、听觉、触觉、平衡觉等，體会到近乎身临其境的感受。

1.2 VR技术的发展、现状以及未来

虚拟现实技术最早产生于1956年，最早的VR设备是一款体积庞大的集成式感官互动设备，体验者可以通过它感受到与以往二维电影观感不同的逼真效果，然而由于其体积庞大且造价昂贵，不可能实现泛娱乐化的推广。1961年世界上第一个带有视频监测系统和头部跟踪功能的头戴式显示器Headsight被飞歌公司的团队研发成功，其科技感造型不亚于当前流行的VR头盔，主要应用于政府机构高端保密信息查看，未曾计划将其推广到民间。1966年，三维头戴设备GAF Viewmaster问世，其装置非常简单，体积小且轻便，然而其功能却非常有限；用户通过内置镜片观赏三维效果的静态幻灯片，后来的版本经过改良后加入了简单的视听功能；1968年麻省理工学院研发的Sword of Damocles头戴显示器，虽然能够实现更复杂的功能，却异常沉重，需要专门的机械手臂帮助体验者承受头盔重量。可见，当时头戴式VR设备的技术瓶颈存在于实现功能的复杂性与设备的体量之间的矛盾，在该领域地不断探索都是在为VR设备进入市场做着必要的铺垫。

许多科技公司曾试图在VR技术上有所作为，然而由于90年代以前的技术条件限制，未能形成较大影响力；从1980到1990年间，虚拟现实技术的发展未能彻底跨越高端传感器科学实验室范畴，例如Eye Tap在增强现实技术上的尝试和NASA的LCD光学头戴显示器与头手跟踪系统的研发，它们的出现都对后来的VR技术发展具有关键意义，然而当时其高昂的造价让它们止步于商业领域。

20世纪九十年代，FC游戏、电脑游戏在全球流行起来，各大游戏厂商立刻意识到，在未来十年内便携式VR头戴设备在游戏业中的巨大潜力，纷纷摩拳擦掌试图占领该领域首个市场份额。世嘉于1993年发布MD头盔，任天堂于1995年发布Virtual Boy头盔，然而都因为低分辨率和刷新率导致的用户视觉疲劳，而无法让这两款产品推出市场。

2000年后，视觉传感器、计算机网络等技术全面成熟，Oculus公司于2009年重新涉足虚拟现实领域研究，受到广泛的关注；与此同时，各大智能手机、智能游戏机厂商对VR设备生产快速铺开；再加之Facebook对该公司的全面收购，资金到位；理论与实践的同步发展将虚拟现实的概念和产品都推向了巅峰，真正意义上让其步入了消费市场。

当前，电子产品成本低质量高，VR技术跟随趋势进驻到各行各业，崭露着其新兴的科技优势。在泛娱乐化浪潮中它体现得尤为明显，各大游戏厂商相继火爆推出体验游戏及其设备的零售，可以预期，VR电影的推出也将会掀起一场视听的革命。

1.3 VR技术的特征

VR技术综合了多感知、沉浸感、构想性和交互功能四项特征。多感知，表现在该技术利用同时触发用户的视、听、触、嗅，以及平衡感来营造接近现实的虚拟环境；沉浸感则为高精度多感知的结果，表现为用户的完全融入体验；构想性，表现在人们根据自身不同的需求，可构造出自定义环境；交互功能则更进一步实现用户与虚拟环境之间的数据反馈；这些特征都足以在未来改写电影的发展进程。

2 为VR电影拍摄作铺垫的技术

2.1 动作捕捉技术

动作捕捉，以下简称“动捕”，包括肢体动作捕捉和表情捕捉；与VR技术中的视觉传感器传递摄像机空间位置原理类似，它是指在角色动作关键位置，例如关节处、肢体末端等设置相应的空间传感器，再通过计算机对它们的位置信息进行跟踪，转化成数字信息，并反馈为可视化图像传递给用户，从而应用于影视制作中对虚拟角色动态的控制。未来，动捕地应用将会日益广泛，2004年上映的《极地特快》是首次将动捕技术贯穿使用到全片的CG动画电影；在该片拍摄现场，有超过60台摄像机，一次性获取多位演员的表演数据，创造了截至到当年最接近真人的动画角色。endprint

当前影视制作中，有大量虚拟角色的表演戏份，拍摄时它们先由真人扮演，利用精度更高的表情捕捉获取演员细微的脸部动态，通过后期特效合成为虚拟角色，使之又逼真，又不乏超现实效果。例如《第九区》、《阿凡达》等影片的特效团队通过对饰演外星生物的演员的肢体、面部动态进行巨量数据捕获，记录下跟踪轨迹后再绿幕抠像，将原有的捕捉点替换为虚拟角色的肢体、头部和五官。可以推测，动捕技术的应用在电影行业中必将成为趋势，将观众与虚拟环境的实时交互加入到电影中也将成为可能。

2.2 全景拍摄技术

现实中的全景，就是可在一个空间视点朝360°×360°的任意方向观测周围的环境；而全景拍摄技术则是利用若干的摄像机，在视点中心位置固定的前提下，让镜头组合形成球面，再同时开启拍摄并记录周遭环境变化；后期，这个中心视点将替换为观众的视点——即虚拟摄像机——将覆盖所有观众想要观看的角度，如同在现实环境中旋转头部观察周围环境的效果。若在电影制作中使用全景拍摄，则可让观众拥有在电影中任意方向观测的选择权，这一技术完全颠覆了传统电影蒙太奇，和导演对故事情节的绝对控制权。

全景拍摄原理简单，在电影制作中似乎有很强的可操作性，但仍涉及到一些技术瓶颈，本文将其总结为两类问题。其一，球面摄像机阵列所拍摄的图像组合的偏差问题；例如不同摄像机视场、视角、对双眼视距模拟的偏差，镜头在运动中的抖动误差、镜头成像边缘的扭曲，都会导致用于拼接全景的视频之间产生缝隙；摄像机帧同步误差，是导致视频产生果冻延迟的原因；其二，摄像机对图像的识别力问题；摄像机阵列对重复或相似图案的识别与合成算法，即实时拼接图片缝隙的能力。虽然全景拍摄可以营造强烈的虚拟环境沉浸感，但若无法跨越上述技术鸿沟，则会比普通电影更加令观众出戏，因此敢于触及VR电影的团队对技术和资金实力的要求都极高，目前还是少数派。

3 影视制作中VR技术的发展动力

“全景观影”是VR电影思路设计的出发点，一方面要使受众的视听聚焦从而产生沉浸感；另一方面要给予观众对于情节选择权，对观众反应如何设计、对观众的选择如何放权，成为VR电影亟待研討的重难点。

随着VR及相关辅助技术的不断完善、电子产品成本的不断降低、观众的审美和交互需求地不断的提高，VR技术进驻各类业是必然的趋势。尤其在电影行业中，其新颖的设计思路和调度手段都对传统有着巨大的挑战，而目前我们尚且不知其优劣势之间的比重，正因为如此，大量的研发人员涌入到虚拟现实技术领域中，不断探索并推进其发展。同时我们也应理性地认识到，不同类型的影视作品对该技术要进行合理取舍，根据叙事内容的不同、使用必要性，来决定该技术是否被采用，进而维持住开发者和受众的新鲜感和热情。本文认为，相比其他行业，影视制作既是VR技术的实践平台又可实现全新的电影产品，同时兼具实践意义和理论深度，发展动力后劲十足。

4 结语

每一种新技术，都是双刃剑。尽管技术瓶颈仍然存在，但其优势也相当明显。它使人机交互更加人性化，是未来视觉技术、人工智能等方向的必然铺垫，它的发展将会是人机增强时代的革命性飞跃。VR技术目前在概念上非常的热门，然而其技术在电影领域内的运用还没有大范围地展开。总的来说，国内外的VR电影目前还非常不成熟，究其原因在于，发展了百年的电影艺术和技术已然形成了一套系统，与新兴的VR技术所带来的思维颠覆有着必然矛盾；VR技术的新颖性同时也是它的局限性，它在一定程度上放缓了VR电影的发展，但不见得是坏事，它必将在电影领域掀起的新浪潮，让人们翘首期待。

参考文献

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[3] 李勇.数字技术与电影空间——由奥斯卡摄影奖入围影片看数字技术对电影空间的影响[J].当代电影，2016（6）：79.endprint