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浅析虚拟现实视频的发展和应用
2016-07-28 | 访问次数: | 新闻来源:《现代电影技术》

  中国传媒大学 王跃华

  【摘要】虚拟现实视频(VR视频)的目标是为观看视频的用户带来具有临场感的可交互的沉浸式体验。它从形式上可以划分为VR全景视频、非全景3D视频、全景3D视频、局部全景3D视频和全景3D交互视频五大类,从交互程度上可划分为强交互和弱交互两大类。虚拟现实视频目前在国内的应用场景主要包括VR影视作品、VR综艺节目和VR直播等。VR视频内容具有非常大的发展潜力,但是目前也面临着硬件设备和内容创作方面的瓶颈。

  【关键词】 虚拟现实 VR视频 VR全景视频 非全景3D视频

  2016年被称为虚拟现实的元年,在这一年一大批价格更加亲民的消费级虚拟现实设备正式推向市场。硬件设备的爆发式增长也使人们开始更多将目光投向内容的创作,丰富的内容是VR生态链中重要的一环。根据艾瑞数据2016年中国虚拟现实(VR)行业研究报告的数据,目前国内VR平台内容中VR影视作品约2700款,约占所有VR平台内容的77%,可见VR视频内容在目前VR内容市场中占据了非常重要的位置,值得相关从业者对其创作方法和交互方式进行研究,以便给用户带来更好的体验。

  一、VR视频的定义

  虚拟现实(Virtual Reality,VR)是从计算机仿真技术发展而来的。计算机仿真是运用计算机相关的技术,创造一个能够模拟真实复杂的现实世界的虚拟环境,来反映真实世界的运动规律。它侧重于对真实世界的模拟,主要目的是反映真实世界的物理运动规律。而虚拟现实既可以是对真实世界的模拟,创造出一个符合现实世界规律的虚拟环境,也可以构建一个与现实背道而驰的完全假想的环境[1]。从技术的角度来定义虚拟现实可能有很多种描述方式,但是虚拟现实的目标只有一个,那就是通过构建虚拟环境给人们带来不受真实世界时空限制的具有临场感的可交互的沉浸式体验。

  虚拟现实视频(VR视频)则是以虚拟现实输出设备为载体进行播放的视频作品,其目的是为观看视频的用户带来具有临场感的可交互的沉浸式体验。目前虚拟现实输出设备包括外接式VR头盔、VR头盔一体机和智能手机VR眼镜。外接式VR头盔依靠外接电脑、主机等设备运行系统。VR头盔一体机则将内容与显示设备集成在一起。智能手机VR眼镜通常也被称为手机盒子,主要是以智能手机为运行系统和显示设备,搭配VR眼镜(盒子)实现内容输出。

  二、VR视频内容分类

  (一)VR全景视频

  VR全景视频与传统的全景视频既有共同点也有所区别。传统的全景视频是利用超链接技术将360度柱面图像链接起来形成全景视频空间,用户通过不同视点的切换主动地选择方向和观察点来了解环境,实现在虚拟环境中的漫游。传统的全景视频通常以计算器显示器为浏览窗口,用于在每一时刻只能看到全景图像的一部分,想要获取更多的信息需要通过拖动鼠标使图像左移或右移,在水平方向上的移动是不受控制的,但是通常不能进行垂直方向上的移动[2]。而VR全景视频则是通过全景拍摄(水平360度和垂直360度),利用图像拼接技术将视频拼接成球面图像来构建虚拟空间,用户需要佩戴虚拟现实设备(如VR一体机、手机盒子等),这些设备具有陀螺仪等检测角度和方向变化的模追踪器,画面会根据用户视角的变化而改变,因此,用户可以通过头部的转动任意角度观看虚拟空间画面。

  VR全景视频的优点是拍摄技术较为成熟,制作成本较低,但是缺少互动性,观众参与感不强,并且通过全景相机拍摄后的图像拼接算法是一个难点,没有一个能够解决所有使用场景的算法,通常需要根据特定的场景进行调整,后期缝合仍然存在技术挑战。

  (二)非全景3D视频

  非全景3D视频是将现有的桌面式3D视频通过转码处理生成立体效果。普通裸眼可以观看的3D视频通过显示器可以看到景深效果,但是不会有出画(即影像从屏幕上延伸出)的感觉,而能够给观众带来出画感的3D视频裸眼观看时会产生重影问题,需要观众佩戴偏振光眼镜等进行观看。虚拟现实非全景3D视频则是将具有左右视差的图像分别呈现在VR输出设备左右两眼所对的显示屏幕上,这样就可以给观众带来具有出画感的立体效果。非全景3D视频因为已有专门的转码软件,所以技术门槛低,内容生成快,成为目前VR显示设备上视频内容的最主要形式之一。它能够给用户创造一个虚拟的电影院环境,可以使用户不受时空限制,通过VR设备随时随地获得在影院观看3D电影的体验。它的缺点是画面角度有限,通常为180度,所以沉浸感不强,无法进行交互。

  (三)全景3D视频

  全景3D视频既具有全景的视角又兼具立体效果,是目前沉浸感最高的VR视频内容,其拍摄手法、剧情设定及视频剪辑等方面还不成熟,与普通的VR全景视频一样缺少互动性,目前的制作仍处在探索阶段,因此作品很少并且通常较短。

  (四)局部全景3D视频

  局部全景3D即在视频的某些特定片段或场景使用全景3D的表现形式,其余的则采用如120 度宽屏视角或360 度平面视角来替代720 度球形视角,甚至通过对某一些关键场景进行片段式全景渲染播放等手法来进行VR 影视制作。由于全景3D视频在实景拍摄时受到目前拍摄器材自身的限制,所以很难达到真正意义上的全景3D拍摄,而且全景3D拍摄的成本非常高,所以局部全景3D视频是全景3D拍摄的折衷,采用这样的方式不仅大大降低了制作成本和技术难度,而且可以使剧本情节的设置更有针对性,能够更好地引导观众注意力,防止观众因为视角选择过多而错过关键镜头。局部全景3D视频还能在大幅度提高视频的分辨率的同时有效地减少眩晕产生,降低视频文件的大小,减轻存储的成本和压力,提高网络传输的速率。这一类型的虚拟现实视频更具有灵活性,可以兼顾到情节、时长和制作成本,是未来虚拟现实视频发展的一个重要方向。

  (五)全景3D交互视频

  全景3D交互视频是真正意义上的VR视频,它兼具交互性和沉浸感,允许用户参与,用户可以进行故事情节的选择从而决定最终故事的结局,同时也可以自主选择故事中某个人物的视角来观看故事的发展。与全景3D视频相比,其制作难度更高,由于导演不能进入到拍摄场景内,既要实现故事情节可选又要保证观众的注意力集中于主线剧情,还需要完成故事的连贯性演绎,所以无论是对导演、演员还是编剧的要求都很高,其在拍摄、剪辑和后期方面都还存在非常大的挑战。目前全景3D交互视频的创作仍处于探索阶段,除了技术上的难题,它还存在制作时间长、成本高的缺点,因此短期内难以产生大量成熟的作品。

  三、VR视频分发现状与主要应用场景

  国外的VR视频内容多以硬件厂商的Demo形式为主,主要集中于Oculus和Google CardboardL两个硬件平台以及Youtube的VR频道,如Oculus 在2014 年成立了全球首个VR 影视制作工作室“Story Studio”,并在2015 年1 月的圣丹斯电影节上推出了第一部全景3D交互电影短片《Lost》(《迷失》),该电影允许观众自主选择剧情,时长也相应根据选择结果在3-10 分钟不等。Google于2015年5月份与影视特效公司The Mill 以及制作公司Bullitt 联合制作发布了一部耗资千亿美金的VR全景3D 短片《Help!》。另外VR视频内容还会以部分大制作电影的VR电影预告短片的形式呈现。国内虽然已经开始探索故事性VR视频内容的创作方法,但是难度比较大,技术挑战尚未解决,成熟的VR视频内容较少。VR视频制作公司多为新兴的创业公司,上市公司及互联网巨头更多的是以平台的方式需求内容合作。国内在VR视频制作方面较为领先的是追光动画和兰亭数字。追光动画推出了国内第一支完整的VR全景3D动画故事短片《再见,表情》和电影《小门神》的VR全景3D预告片,兰亭数字拍摄了国内第一部VR全景短片《活到最后》。国内的VR视频内容分发平台主要有暴风影音、优酷土豆、腾讯视频、爱奇艺、乐视云视频等,但是目前的VR视频内容分发平台还达不到VR电影级内容播放效果。

  目前VR视频内容在国内应用场景主要为VR影视作品、VR综艺节目和VR直播等。VR影视作品是最主要的应用场景,它能够提高观看的整体沉浸感,是对传统观影形式和观影体验的创新。VR综艺节目打破了传统综艺节目的表现形式,可以实现台上主持人嘉宾和台下观众视角的任意切换以及非线性跳转浏览,为综艺节目的呈现带来了更多的可能性。VR直播技术相对简单,直播内容多集中在赛事、演唱会等参与感和沉浸感强的活动上,可以给观众带来身临现场的体验,弥补无法到现场观看的遗憾,同时可以选择更多不同视角进行观看。

  四、结语

  由于片源广泛、转换成本和技术门槛低,能够达到影院体验式的非全景3D视频为当前最大的VR视频内容形式;而为硬件提供体验Demo以及其他实验性创作的短片多为全景3D视频,目的是为了提供强沉浸感和临场感。作为折衷的局部全景3D视频是比较适合于长电影的呈现方式,但目前还处于探索阶段。全景3D交互视频是兼具沉浸感与交互性的视频形式,是目前真正意义上的VR视频形式,但是仍处于实验性创作探索阶段,内容极少。

  虚拟现实视频虽有着巨大的市场潜力,但是目前的发展仍受到硬件和内容创作的限制。硬件上目前的大多数输出设备由于容易产生运动症不能长时间佩戴,拍摄方面由于尚处于起步探索阶段,缺少专业成熟的拍摄设备和技术。内容创作上主要存在视差处理、视频拼接、数据管理、技术指标检验、镜头运动控制、后期剪辑、工作人员所处位置的安排、灯光布置、演员表演方式以及观众视角和参与感的处理等方面的难题。这些难题是VR视频内容成为主流内容必须要克服的挑战,也是相关学者和从业人员亟待研究的方向。

  参考文献

  [1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学:, 2009(1):2-46

  [2]钟力, 胡晓峰, 孙立峰.全景视频信息空间模型[J].小型微型计算机系统, 1997(11):31-35

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