虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影領(lǐng)域的應(yīng)用
——以三維全景影像技術(shù)為例

黃增心，劉 波

作為一種可以讓用戶感受到深刻的沉浸式體驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建出模擬環(huán)境以實(shí)現(xiàn)多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為，利用系統(tǒng)仿真讓用戶身臨其境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽起始于20世紀(jì)60年代，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展已初具規(guī)模，現(xiàn)如今已經(jīng)被深入應(yīng)用在教育、醫(yī)療和軍事等重大領(lǐng)域。隨著攝影受眾群體的擴(kuò)大，人們發(fā)現(xiàn)攝影技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合下轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)影像會(huì)給人更高的視覺(jué)享受和更深的沉浸式體驗(yàn)，同時(shí)也可以結(jié)合CGI技術(shù)創(chuàng)作出新穎的動(dòng)態(tài)化的商業(yè)廣告，提升廣告的商業(yè)價(jià)值，目前這一技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的推崇[1]。本文以三維全景影像技術(shù)為例，主要從商品實(shí)物的模擬展示、實(shí)物場(chǎng)景的虛擬構(gòu)建和商業(yè)廣告設(shè)計(jì)等三方面闡述和分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是如何被應(yīng)用到攝影領(lǐng)域的。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維全景影像技術(shù)

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

作為仿真技術(shù)十分具有發(fā)展前景的方向之一，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)于一體，其具有高度的交叉性、科學(xué)性和前瞻性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由模擬環(huán)境、感知和傳感設(shè)備等部分組成，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)及設(shè)備生成具有實(shí)時(shí)性動(dòng)態(tài)效果、三維交互的立體逼真影像，具有多感知、存在感、交互性和自主性的特點(diǎn)以及沉浸感、交互性和想象性三方面的優(yōu)點(diǎn)。

1）沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)構(gòu)建虛擬的三維立體圖像使得用戶能夠產(chǎn)生一種如同生活在現(xiàn)實(shí)中的身臨其境的感覺(jué)。

2）交互性。在計(jì)算機(jī)所建立的虛擬或模擬環(huán)境中，人們可以利用傳感設(shè)備體會(huì)其交互性，如同觸摸到客觀世界中的物品一樣產(chǎn)生真實(shí)的觸感。

3）想象性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)下的虛擬環(huán)境可以激發(fā)用戶的想象力和創(chuàng)造性思維，幫助用戶構(gòu)建一個(gè)新型的知識(shí)體系，在聯(lián)想中獲取新的知識(shí)和認(rèn)識(shí)，改變?nèi)藗兊母行院屠硇郧榫w。

1.2 三維全景影像技術(shù)

三維全景影像技術(shù)是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支，既可以被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)，也可以用于網(wǎng)絡(luò)虛擬的教學(xué)環(huán)境中去，它主要是通過(guò)實(shí)景照片來(lái)建立虛擬的環(huán)境，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。

作為一種桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，三維全景影像技術(shù)并非是真正的3D圖形技術(shù)，與3D建模創(chuàng)建的三維空間不同之處主要在于三維全景影像技術(shù)依托于實(shí)景、實(shí)物、實(shí)地拍攝，并對(duì)真實(shí)客觀的環(huán)境進(jìn)行虛擬再現(xiàn)的一種虛擬技術(shù)，更貼近現(xiàn)實(shí)世界[2]。它主要有以下三種特點(diǎn)：

1）實(shí)地拍攝。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與攝影相結(jié)合的影像技術(shù)為實(shí)地拍攝，是對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的虛擬再現(xiàn)，具有有照片級(jí)別的真實(shí)視覺(jué)感。

2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)之一即為交互性，因此含有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維全景影像技術(shù)也在一定程度上展現(xiàn)了這一特點(diǎn)，可以根據(jù)用戶需求改變虛擬對(duì)象的角度、大小和視角，給用戶身臨現(xiàn)場(chǎng)的體驗(yàn)。

3）簡(jiǎn)單實(shí)用。三維全景影像技術(shù)不需要單獨(dú)下載插件，它可以利用Java程序自動(dòng)下載觀看全景影像，簡(jiǎn)單實(shí)用的同時(shí)也方便影像的傳播。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 用于商品展示

2.1.1 商品實(shí)物的模擬展示

所謂實(shí)物模擬就是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與攝影的結(jié)合下對(duì)某一實(shí)物對(duì)象進(jìn)行多角度、一圈或多圈的全景拍攝，再利用軟件對(duì)照片作圖像拼接、合成一個(gè)全方位三維全景的動(dòng)態(tài)影像，當(dāng)用戶有需要是可以利用交互設(shè)備從不同角度反轉(zhuǎn)、調(diào)整大小、放大局部或觀察細(xì)節(jié)，深入感受所展現(xiàn)對(duì)象的特征與特點(diǎn)。

這一應(yīng)用我們比較常見(jiàn)的場(chǎng)所一般為博物館、圖書(shū)館和科技館等，在大廳或咨詢處設(shè)立的交互式設(shè)備前對(duì)某一文物、書(shū)籍或科技作品進(jìn)行觀察和體驗(yàn)。采用實(shí)物模擬的手段滿足大家近距離觀賞把玩又不會(huì)對(duì)虛擬對(duì)象造成實(shí)質(zhì)性損壞的需求[3]。除了上述場(chǎng)所，實(shí)物模擬也可以被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售，尤其是國(guó)內(nèi)異地貿(mào)易或進(jìn)出口貿(mào)易，在電子商務(wù)暢行的今天，網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售也可以利用三維全景影像技術(shù)向買(mǎi)方多角度、交互可感應(yīng)的展示商品的特質(zhì)和細(xì)節(jié)，讓用戶足不出戶即可檢驗(yàn)樣品。

2.1.2 實(shí)物場(chǎng)景的虛擬構(gòu)建

實(shí)物場(chǎng)景的虛擬構(gòu)建與實(shí)物模擬類似，同樣是對(duì)需要展示的對(duì)象（場(chǎng)地）作一圈或多圈拍攝，使用圖片拼接技術(shù)將所有照片拼合成全景圖像，再使用功能性軟件將靜態(tài)影像轉(zhuǎn)換成動(dòng)態(tài)的三維效果影像，并利用熱切技術(shù)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景之間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到360°全景觀覽對(duì)比以及漫游的需求效果。

三維全景影像技術(shù)依托于相機(jī)的360°拍攝和圖片拼接技術(shù)，將多張照片拼合在一起以實(shí)現(xiàn)多角度、全方位、真實(shí)性的視覺(jué)效果。而想要讓實(shí)物場(chǎng)景模擬效果良好，可以從以下幾方面著手：

1）始終保持一個(gè)節(jié)點(diǎn)。想要讓相機(jī)能夠在三腳架上實(shí)現(xiàn)連貫的旋轉(zhuǎn)拍攝最重要的一點(diǎn)是要讓相機(jī)旋轉(zhuǎn)的軸心始終保持在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，即圍繞一個(gè)固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而減少拍攝過(guò)程中因軸心偏移而引發(fā)的照片位移的問(wèn)題[4]。在拍攝過(guò)程中，不同鏡頭適應(yīng)的節(jié)點(diǎn)距離不同，攝像人員可以采用全景云臺(tái)來(lái)準(zhǔn)確尋找和定位節(jié)點(diǎn)，保證拍攝任務(wù)能夠圓滿完成。

2）保證焦距、白平衡、焦點(diǎn)、感光度以及光圈的統(tǒng)一。在拍攝過(guò)程中，受光照、色溫和感光度等因素的印象，如果焦距、白平衡、焦點(diǎn)、感光度和光圈沒(méi)有保持統(tǒng)一，全景拍攝下的多角度的所有照片在作圖片拼接時(shí)會(huì)讓觀看者或用戶產(chǎn)生斷裂的不和諧感，從而影響三維全景影像技術(shù)的效果，給實(shí)物場(chǎng)景模擬的創(chuàng)建帶來(lái)困難。

3）統(tǒng)一快門(mén)速度。使用一個(gè)快門(mén)速度的目的是為了讓照片不糊。一般而言，安全的快門(mén)速度是與焦距成反比的，焦距越小快門(mén)速度越大，焦距越大快門(mén)速度越小，以此來(lái)保證拍攝最后一張時(shí)能夠穩(wěn)住相機(jī)，提高照片的質(zhì)量。

想要拍攝出合格的全景照片比較核心的一點(diǎn)是要掌握如何良好的平衡曝光。對(duì)此我們可以嘗試使用RAW格式拍攝，并在拍攝過(guò)程中通過(guò)不斷調(diào)整平衡曝光值來(lái)修正和彌補(bǔ)相機(jī)的不足，以此來(lái)拍攝出符合人眼觀看要求的照片，增強(qiáng)照片的視覺(jué)美感，使得在圖片拼接后創(chuàng)建實(shí)物場(chǎng)地模擬時(shí)的效果更逼真。

2.2 用于商業(yè)廣告設(shè)計(jì)

HRD照片與HRD全景照片不同，前者明暗鮮明表現(xiàn)力強(qiáng)，是對(duì)連續(xù)拍攝曝光后的照片的拼合；而后者更具優(yōu)勢(shì)，不僅具有HRD照片的特點(diǎn)，更可以記錄實(shí)時(shí)的拍攝光源條件，在搜集這些數(shù)據(jù)后建立虛擬現(xiàn)實(shí)光數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)庫(kù)中的光源條件投放和賦予到商業(yè)廣告設(shè)計(jì)中。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影中的應(yīng)用之一——實(shí)物場(chǎng)景虛擬需要與CGI緊密結(jié)合。除了利用已有的照片，我們還可以利用CGI建模實(shí)現(xiàn)更加震撼的視覺(jué)效果，即通過(guò)計(jì)算機(jī)建模制造出虛擬的場(chǎng)景和影像，比如十分驚艷的系列作品《四大天王》和《金木水火土》等，以及現(xiàn)下我們常常看到的汽車(chē)廣告，如畫(huà)質(zhì)清晰透出鋒利的時(shí)尚感和科技感的“飛檐走壁”特效等，都是CGI在攝影中的商業(yè)應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展和人們商業(yè)嗅覺(jué)的靈敏，這類將CGI與實(shí)物場(chǎng)景虛擬相結(jié)合的技術(shù)正在被更加深入的應(yīng)用到商業(yè)攝影和平面設(shè)計(jì)中，以創(chuàng)作出更為高端的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方案。

3 結(jié)語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更像是一面充滿魔力的“鏡子”，它可以把現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)物、實(shí)地場(chǎng)景投放到虛擬的環(huán)境中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不可思議的創(chuàng)作效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，不僅可以增強(qiáng)影視作品、攝影作品和平面設(shè)計(jì)的感官效果和質(zhì)量，它更加從技術(shù)的角度推動(dòng)了攝影領(lǐng)域的改革和突破，一方面可以節(jié)約時(shí)間成本，另一方面也可以幫助設(shè)計(jì)者更加充分的實(shí)現(xiàn)他們的想象。