電影虛擬現(xiàn)實(shí)中利用多機(jī)位增強(qiáng)空間沉浸感

摘"要：在電影虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，多機(jī)位技術(shù)的運(yùn)用不再局限于物理空間的實(shí)際限制，顯著提升了空間沉浸感體驗(yàn)。這一技術(shù)通過布置多個(gè)攝像機(jī)來模擬不同視角和動(dòng)態(tài)鏡頭布局，將拍攝內(nèi)容同步并整合進(jìn)一個(gè)交互式的360度環(huán)境，使觀眾能夠在三維虛擬環(huán)境中自由切換視角，如同親臨現(xiàn)場(chǎng)般全方位感知電影場(chǎng)景，成為更加主動(dòng)的參與者。通過構(gòu)建多機(jī)位矩陣捕捉、立體聲效同步以及全景視圖拼接渲染等手段，VR電影能夠提供更加豐富多元的視覺信息，極大地拓展了故事敘述的可能性，為電影敘事藝術(shù)開辟了全新的創(chuàng)作維度和觀眾參與方式，從而有力地推動(dòng)了電影藝術(shù)與數(shù)字科技深度融合的新時(shí)代發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電影虛擬現(xiàn)實(shí)；多機(jī)位；矩陣；空間沉浸感

電影虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的發(fā)展在近年來取得了顯著進(jìn)展，這一技術(shù)不僅革新了傳統(tǒng)的電影制作和敘事方式，還在觀眾體驗(yàn)方面帶來了革命性的變化。早期的嘗試，如美國(guó)電影《指環(huán)王》中的“咕嚕”角色已經(jīng)展示了VR技術(shù)在塑造逼真虛擬角色上的潛力。而現(xiàn)在，通過先進(jìn)的CGI技術(shù)和VR硬件設(shè)備，觀眾能夠沉浸在更為真實(shí)的三維環(huán)境中觀看和參與電影內(nèi)容。VR影院和互動(dòng)式電影體驗(yàn)逐漸興起，觀眾可以佩戴頭戴式顯示器自由探索影片場(chǎng)景或根據(jù)劇情走向做出選擇，從而獲得個(gè)性化的觀影經(jīng)歷。

本研究旨在探討360度拍攝技術(shù)和VR顯示技術(shù)運(yùn)用于影視作品制作的可行性。研究重點(diǎn)對(duì)比單機(jī)位的靜態(tài)全景影像和多機(jī)位的動(dòng)態(tài)全景影像在影像攝制、題材表現(xiàn)、圖像拼接技術(shù)和觀影設(shè)備等方面的實(shí)現(xiàn)方案，最終展現(xiàn)出VR觀影的新效果。這一研究深化了對(duì)視聽藝術(shù)和技術(shù)融合邊界的理解，為敘事美學(xué)、視覺傳播學(xué)以及數(shù)字媒體技術(shù)理論提供了新的研究視角與內(nèi)容。同時(shí)，這種技術(shù)的應(yīng)用提升了觀眾參與度，并預(yù)示著觀影體驗(yàn)從傳統(tǒng)二維空間向三維空間感知的重大轉(zhuǎn)變，對(duì)于影視娛樂產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新、市場(chǎng)開拓及用戶滿意度提升都具有顯著的實(shí)踐指導(dǎo)意義，也為相關(guān)軟硬件研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定和人才培養(yǎng)提供了明確的方向性參考。

本研究主要采用對(duì)比分析的研究方法，通過文獻(xiàn)回顧和理論梳理，系統(tǒng)闡述360度拍攝技術(shù)和VR顯示技術(shù)的基本原理及其在影視制作領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。然后，運(yùn)用對(duì)比分析方法，對(duì)單機(jī)位靜態(tài)全景影像攝制方案和技術(shù)特點(diǎn)、多機(jī)位動(dòng)態(tài)全景影像的復(fù)雜攝制流程及技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行深入探討。該研究專注于討論利用360度全景實(shí)拍技術(shù)參與的影視作品制作流程與VR影片的交互方式依賴于Unity引擎所支撐的顯示模式。此外，還考慮了不同的觀影終端對(duì)這些技術(shù)的實(shí)際承載能力和呈現(xiàn)效果，旨在全面評(píng)估并明確360度拍攝與VR顯示技術(shù)如何革新傳統(tǒng)影視制作工藝，以及如何為觀眾帶來全新的觀影感受。

一、電影虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)理論、特點(diǎn)和制作流程

電影虛擬現(xiàn)實(shí)可以參考基于鏡頭的電影動(dòng)態(tài)圖像實(shí)踐，或者是計(jì)算機(jī)生成的影視圖像。我們可以將它與“傳統(tǒng)VR”進(jìn)行比較，傳統(tǒng)VR更像是計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界，感覺更接近于互動(dòng)游戲。頭戴式顯示設(shè)備是這兩種模式的融合點(diǎn)，讓觀眾在VR的“保護(hù)傘”下接受這兩種模式。在電影虛擬現(xiàn)實(shí)中，電影前綴進(jìn)一步反映了捕捉越來越高分辨率圖像的能力，從2K到4K，再到現(xiàn)在的8K，與數(shù)字電影制作的趨勢(shì)一致。

（一）電影虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)理論

1.電影現(xiàn)象學(xué)

從電影現(xiàn)象學(xué)的視角出發(fā)，理解電影所展現(xiàn)的真實(shí)內(nèi)涵，要求我們掙脫既定的認(rèn)知框架和符號(hào)體系的束縛，轉(zhuǎn)而通過身體的實(shí)際感知與體驗(yàn)去深入領(lǐng)悟影像本身。這一身體經(jīng)驗(yàn)超越了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論和符號(hào)學(xué)分析層面，它致力于直接觸及并體悟到現(xiàn)象層面的真實(shí)，這種真實(shí)無法完全用理性解析或意識(shí)把握，而是需要觀眾調(diào)動(dòng)自身的身體感知機(jī)制去全身心地沉浸式體驗(yàn)［1］。

2.場(chǎng)面調(diào)度理論

無論是電影、電視劇還是綜藝節(jié)目，其篇幅長(zhǎng)度和敘事構(gòu)造都期待一種精微且富含反思性的敘事傳達(dá)方式，而這種方式在劇場(chǎng)式的場(chǎng)景中得到了最大程度的體現(xiàn)。影視場(chǎng)面調(diào)度作為導(dǎo)演對(duì)畫框內(nèi)部元素精心策劃的藝術(shù)布局，必須緊密圍繞影視劇本的核心內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，并全面兼顧畫面構(gòu)成、視角選取等諸多要素。因此，影視場(chǎng)面調(diào)度扮演了創(chuàng)作優(yōu)質(zhì)影視作品不可或缺的角色之一，它有力地幫助觀眾更深地沉醉于劇情世界之中，從而顯著提升作品的藝術(shù)表現(xiàn)力與感染力［2］。

3.認(rèn)知心理學(xué)

在VR電影中，觀眾不再是被動(dòng)接收信息的旁觀者，而是可以主動(dòng)探索虛構(gòu)世界的參與者，這種交互性帶來了全新的認(rèn)知挑戰(zhàn)和機(jī)遇。學(xué)者們關(guān)注這些新技術(shù)如何影響觀眾對(duì)劇情的理解、情感投入以及對(duì)虛擬角色和環(huán)境的認(rèn)知認(rèn)同感［3］。同時(shí)，認(rèn)知理論也被應(yīng)用于優(yōu)化VR電影的內(nèi)容創(chuàng)作與用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)中，以提供更加真實(shí)、豐富且具有深度的影視敘事方式。

4.多模態(tài)人機(jī)交互理論

多模態(tài)人機(jī)交互理論在電影虛擬現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)用，旨在通過整合多種感知和表達(dá)通道，如視覺、聽覺、觸覺、手勢(shì)、語音等，來創(chuàng)建更為自然、直觀且沉浸式的觀影體驗(yàn)［4］。例如，觀眾可以通過語音指令控制劇情走向，利用身體動(dòng)作與虛擬角色互動(dòng)，或者借助觸覺反饋感受到虛擬場(chǎng)景中的物體質(zhì)感和空間維度。這種技術(shù)突破了傳統(tǒng)電影敘事框架，讓用戶體驗(yàn)到更深層次的參與感和情感共鳴，從而革新了電影藝術(shù)的表現(xiàn)形式以及用戶與內(nèi)容之間的連接方式。

（二）電影虛擬現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)

1.沉浸感

沉浸感的核心在于突破傳統(tǒng)銀幕界限，利用先進(jìn)的頭戴式顯示器以及觸覺、聽覺等多感知技術(shù)手段，構(gòu)建一個(gè)全方位包圍用戶的視聽空間，使得用戶仿佛置身于電影所描繪的虛構(gòu)情境之中，忘卻現(xiàn)實(shí)世界的束縛，全身心地投入由計(jì)算機(jī)生成的、可實(shí)時(shí)響應(yīng)其行為變化的故事環(huán)境中。

2.交互性

電影虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互性特點(diǎn)，是指觀眾能夠主動(dòng)參與到電影敘事進(jìn)程之中，通過身體動(dòng)作、語音指令或者手柄等交互設(shè)備與虛擬世界進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的互動(dòng)。交互性增強(qiáng)了電影的參與感和沉浸感，使觀眾從旁觀者轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c者，賦予他們更深層次的情感連接和主觀能動(dòng)性，為電影藝術(shù)創(chuàng)作提供了前所未有的表現(xiàn)形式和用戶參與的可能性。

3.個(gè)性化視角

電影虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性允許觀眾自主選擇視角、探索空間各個(gè)角落、解決謎題或者與影片中的元素進(jìn)行直接接觸，從而獲得獨(dú)一無二的觀影路徑和個(gè)人化的故事體驗(yàn)。觀眾不再受限于導(dǎo)演預(yù)先設(shè)定的鏡頭語言和剪輯節(jié)奏，而是能夠以第一人稱或者自由移動(dòng)的第三人稱視角全方位地探索電影場(chǎng)景，360度無死角地觀察故事發(fā)生的環(huán)境。

4.內(nèi)容創(chuàng)作的新維度

創(chuàng)作者不再僅僅依賴于二維銀幕來構(gòu)建故事世界，而是能夠借助VR技術(shù)創(chuàng)造出全方位、可交互且實(shí)時(shí)響應(yīng)觀眾行為的三維空間。在這一新維度下，內(nèi)容創(chuàng)作不僅包括視覺畫面的設(shè)計(jì)與制作，更囊括了聲音設(shè)計(jì)、觸覺反饋以及互動(dòng)情節(jié)的編寫等多元化元素。同時(shí)，電影劇本需要考慮觀眾作為參與者可能的選擇路徑和行動(dòng)影響，使得敘事結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜多元。

（三）電影虛擬現(xiàn)實(shí)制作流程

1.劇本構(gòu)思

編劇需要?jiǎng)?chuàng)新地設(shè)想如何利用360度全景環(huán)境、空間音頻以及其他感官體驗(yàn)來增強(qiáng)沉浸感，確保劇情能夠在不受固定鏡頭限制的自由探索環(huán)境中展開，并保持連貫性和吸引力。此外，劇本還需要兼顧游戲化元素和情感共鳴，確保觀眾在高度參與的同時(shí)能與故事內(nèi)容建立深層次的情感聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的“身臨其境”式的敘事體驗(yàn)。

2.影片內(nèi)容全景拍攝

全景視頻的拍攝技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)攝影藝術(shù)的不斷革新。早在3D電影出現(xiàn)時(shí)，導(dǎo)演利用人類雙目的成像機(jī)制通過兩部攝影機(jī)來模擬眼睛的功能。全景概念的出現(xiàn)誕生了在同一位置用不同角度的攝影機(jī)捕捉場(chǎng)景的創(chuàng)新模式，而隨著硬件技術(shù)的不斷提升，360度全方位攝影機(jī)已經(jīng)非常普及，這大大降低了拍攝成本和難度。

3.視頻畫面拼接處理

電影虛擬現(xiàn)實(shí)的視頻畫面拼接處理是制作360度全景內(nèi)容的關(guān)鍵步驟，它將多臺(tái)同步拍攝的相機(jī)所捕捉到的畫面通過復(fù)雜的圖像處理軟件精確地拼合在一起，并對(duì)重疊部分進(jìn)行精細(xì)匹配、顏色校正和幾何校準(zhǔn)，消除視差并平滑過渡，最終生成完整的360度全景視頻文件。

4.硬件與軟件支持

設(shè)備的選擇硬件性能是關(guān)鍵，包括頭戴顯示器的分辨率、刷新率和視場(chǎng)角等，這些直接影響到用戶的視覺體驗(yàn)以及是否存在延遲或模糊等問題。主流的產(chǎn)品有HTC"Vive、Pico、千幻魔鏡等，這些設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接電腦終端，也有獨(dú)立的移動(dòng)終端一體機(jī)，它們的舒適度與便攜性也是重要因素，尤其是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間使用的用戶來說，輕巧的設(shè)計(jì)和良好的透氣性有助于減少疲勞感。Unity"3D、Unreal"Engine等游戲引擎已被廣泛應(yīng)用于VR電影制作中。由于電影虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性，這些引擎將傳統(tǒng)的視頻格式升級(jí)成了應(yīng)用程序，在保留視頻播放的功能以外，甚至允許觀眾在電影場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)小范圍的移動(dòng)探索。

二、從單機(jī)位到多機(jī)位構(gòu)建拍攝矩陣

（一）電影虛擬現(xiàn)實(shí)中的單機(jī)位

單機(jī)位的拍攝方式自電影誕生以來就存在，它要求導(dǎo)演和攝影師對(duì)每一個(gè)鏡頭進(jìn)行極其精細(xì)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，確保單一攝像機(jī)能夠捕捉到所有關(guān)鍵動(dòng)作、表演細(xì)節(jié)以及場(chǎng)景的變化。這種拍攝方式強(qiáng)調(diào)了對(duì)時(shí)間和空間連續(xù)性的把握，以及對(duì)演員調(diào)度和鏡頭內(nèi)動(dòng)作編排的高超技藝。而在VR影片中，單機(jī)位也是常見的拍攝方法，主要原因是拍攝VR電影時(shí)是記錄整個(gè)場(chǎng)景和環(huán)境，它可以將場(chǎng)景中的所用信息同時(shí)記錄下來。盡管這種方式避免了一些后期視頻拼接帶來的復(fù)雜操作，簡(jiǎn)化了內(nèi)容制作流程，但同樣會(huì)忽略某些鏡頭語言產(chǎn)生的視覺沖擊感。此外，由于觀眾在VR環(huán)境下可以在播放時(shí)自由選擇視角，導(dǎo)演和攝影師必須重新思考敘事策略和視覺設(shè)計(jì)，以表現(xiàn)出場(chǎng)景內(nèi)部的空間特征。單機(jī)位拍攝所捕捉到的影像依舊是存在于二維的空間中，要想在不同的視角表現(xiàn)人物的立體感，需要依靠多機(jī)位拍攝產(chǎn)生的各個(gè)畫面角度。

（二）電影虛擬現(xiàn)實(shí)中的多機(jī)位

多機(jī)位拍攝是現(xiàn)代電影和電視制作中不可或缺的重要手段，它能記錄事件的不同側(cè)面，避免因單機(jī)位限制導(dǎo)致關(guān)鍵動(dòng)作或表演細(xì)節(jié)的遺漏。在電影虛擬現(xiàn)實(shí)中，多機(jī)位拍攝是一種創(chuàng)新的影視制作技術(shù)，它不再是傳統(tǒng)意義上從不同視角記錄同一場(chǎng)景，而是確保在360度環(huán)境中每個(gè)角度都能獨(dú)立提供完整且連續(xù)的沉浸式視覺體驗(yàn)。導(dǎo)演和攝制團(tuán)隊(duì)需要精心設(shè)計(jì)和隱藏?cái)z像機(jī)，以消除其在畫面中的可見性，并采用特殊的同步和拼接技術(shù)將各個(gè)攝像機(jī)拍攝的內(nèi)容無縫整合成一個(gè)統(tǒng)一的3D空間視頻流。同步和拼接的難點(diǎn)在多臺(tái)攝像機(jī)的空間位置上，相同的水平高度和位置間隔可以消除觀眾在切換角度時(shí)視頻畫面變化帶來的差異。因此，安置多攝像機(jī)最適合的方式是構(gòu)建拍攝矩陣。

（三）電影虛擬現(xiàn)實(shí)拍攝矩陣

電影虛擬現(xiàn)實(shí)的多機(jī)位拍攝矩陣可以看成是一種復(fù)雜的攝像系統(tǒng)配置，它通常涉及多個(gè)全景或立體攝像機(jī)以特定排列方式布置，形成一個(gè)可以捕捉360度空間內(nèi)所有方向影像的矩陣。每一臺(tái)攝像機(jī)都是矩陣中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，共同捕捉連續(xù)、無死角的畫面，以確保觀眾在觀看時(shí)無論朝向哪個(gè)方向都能看到高質(zhì)量且連續(xù)的影像。這種矩陣化的拍攝方式要求高度精確的攝像機(jī)同步、后期拼接算法以及對(duì)空間與動(dòng)作設(shè)計(jì)的深入理解，因此演員和場(chǎng)景都需要適應(yīng)這種全方位記錄的特點(diǎn)。

三、天空盒全景放映環(huán)境和球形虛擬幕布

后期在Unity引擎中配置影片播放環(huán)境時(shí)，較為常用的方式是以天空盒為全景放映的環(huán)境和創(chuàng)建球形的虛擬幕布。這兩種方法都能獲取全景的視頻畫面，但是在沉浸式交互效果上有著不同的表現(xiàn)。

（一）天空盒全景放映環(huán)境

Unity中的天空盒是一種用于模擬3D游戲或VR環(huán)境背景天空和遠(yuǎn)景效果的技術(shù)手段。它是一個(gè)包裹在場(chǎng)景外部的全景紋理圖像，通過Skybox材質(zhì)和相應(yīng)的Shader，Unity將天空盒渲染為場(chǎng)景中所有不透明物體背后的背景。場(chǎng)景中移動(dòng)模擬觀眾視角的攝像機(jī)在視覺上不會(huì)有明顯的動(dòng)態(tài)變化，從而可以創(chuàng)造出一種無限遠(yuǎn)的視覺效果。在戶外或者是大場(chǎng)景的VR電影中，較常使用天空盒作為放映環(huán)境，可以增強(qiáng)場(chǎng)景的空間感和真實(shí)感。

（二）球形虛擬幕布

VR電影的另一種放映方式是使用球形對(duì)象來作為視頻內(nèi)容的虛擬幕布。它通常是指360度全景視頻播放器或環(huán)境投影系統(tǒng)，可以將影片內(nèi)容渲染在一個(gè)包裹住觀眾視野的球形表面上。這種球形幕布技術(shù)利用了Unity引擎對(duì)3D空間和全景圖像的良好支持，通過配置特定的攝像機(jī)設(shè)置以及使用Cubemap或Equirectangular等全景紋理格式，創(chuàng)作者能夠構(gòu)建一個(gè)虛擬的球形環(huán)境。得益于虛擬攝像機(jī)和球體的空間位置關(guān)系，觀眾在較小的場(chǎng)景中移動(dòng)能夠清晰地感知周圍畫面的同步變化，仿佛置身于電影場(chǎng)景之中。

四、觀眾觀影習(xí)慣

VR設(shè)備作為一種先進(jìn)的技術(shù)工具，徹底顛覆了傳統(tǒng)觀影習(xí)慣，使觀眾不再局限于固定座位和二維屏幕前觀看電影。通過VR頭戴設(shè)備，觀眾能夠沉浸在三維立體環(huán)境中，并根據(jù)個(gè)人喜好選擇不同的視角和互動(dòng)方式來體驗(yàn)內(nèi)容。電影虛擬現(xiàn)實(shí)個(gè)性化的觀影模式增強(qiáng)了觀眾的參與感和沉浸感，從而改變了人們接收故事、享受娛樂的方式，使得看電影從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)楦又鲃?dòng)且自由的選擇性參與過程。隨著VR技術(shù)的發(fā)展與普及，越來越多的觀眾開始適應(yīng)并熱衷于這種全新的觀影體驗(yàn)，推動(dòng)了影視制作和消費(fèi)形態(tài)的革新。

結(jié)語

在電影虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)新探索中，采用多機(jī)位技術(shù)無疑為觀眾帶來了前所未有的深度沉浸感。通過模擬多個(gè)視角與動(dòng)態(tài)鏡頭切換，不僅打破了傳統(tǒng)觀影的二維束縛，而且讓體驗(yàn)者仿佛置身于電影場(chǎng)景的核心，自由地感知和探索這個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的三維世界。這一技術(shù)革新將敘事藝術(shù)與先進(jìn)技術(shù)緊密結(jié)合，賦予了觀眾全新的交互式參與能力，從而重新定義了我們對(duì)電影媒介的認(rèn)知邊界。隨著VR技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)和完善，未來多機(jī)位VR電影將更加生動(dòng)逼真，徹底顛覆傳統(tǒng)的觀影模式，開啟一個(gè)全然沉浸、身臨其境的新紀(jì)元。

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基金資助：2023年度廣東省教育廳普通高校特色創(chuàng)新項(xiàng)目和青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2023KQNCX301）；廣州城建職業(yè)學(xué)院校級(jí)學(xué)科專業(yè)類科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2023XKZYY20）

作者簡(jiǎn)介：戴樂（1990—"），男，漢族，江西贛州人，碩士，講師，研究方向：虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字媒體。