淺析虛擬現(xiàn)實視頻的發(fā)展和應用

2016年被稱為虛擬現(xiàn)實的元年，在這一年一大批價格更加親民的消費級虛擬現(xiàn)實設備正式推向市場。硬件設備的爆發(fā)式增長也使人們開始更多地將目光投向內容的創(chuàng)作，豐富的內容是VR生態(tài)鏈中重要的一環(huán)。根據(jù)艾瑞數(shù)據(jù)2016年中國虛擬現(xiàn)實（VR）行業(yè)研究報告的數(shù)據(jù)，目前國內VR平臺內容中VR影視作品約2700款，約占所有VR平臺內容的77%，可見VR視頻內容在目前VR內容市場中占據(jù)了非常重要的位置，值得相關從業(yè)者對其創(chuàng)作方法和交互方式進行研究。

一、VR視頻的定義

虛擬現(xiàn)實是從計算機仿真技術發(fā)展而來的。計算機仿真是運用計算機相關的技術，創(chuàng)造一個能夠模擬真實復雜的現(xiàn)實世界的虛擬環(huán)境，來反映真實世界的運動規(guī)律。它側重于對真實世界的模擬，主要目的是反映真實世界的物理運動規(guī)律。而虛擬現(xiàn)實既可以是對真實世界的模擬，創(chuàng)造出一個符合現(xiàn)實世界規(guī)律的虛擬環(huán)境，也可以構建一個與現(xiàn)實背道而馳的完全假想的環(huán)境。①從技術角度來定義虛擬現(xiàn)實可能有很多種描述方式，但是虛擬現(xiàn)實的目標只有一個，那就是通過構建虛擬環(huán)境給人們帶來不受真實世界時空限制的具有臨場感的可交互的沉浸式體驗。

虛擬現(xiàn)實視頻（VR視頻）則是以虛擬現(xiàn)實輸出設備為載體進行播放的視頻作品，其目的是為觀看視頻的用戶帶來具有臨場感的可交互的沉浸式體驗。目前虛擬現(xiàn)實輸出設備包括外接式VR頭盔、VR頭盔一體機和智能手機VR眼鏡。外接式VR頭盔依靠外接電腦、主機等設備運行系統(tǒng)。VR頭盔一體機則將內容與顯示設備集成在一起。智能手機VR眼鏡通常也被稱為手機盒子，主要是以智能手機為運行系統(tǒng)和顯示設備，搭配VR眼鏡實現(xiàn)內容輸出。

二、VR視頻內容分類

（一）VR全景視頻

VR全景視頻與傳統(tǒng)的全景視頻既有共同點也有所區(qū)別。傳統(tǒng)的全景視頻是利用超鏈接技術將360度柱面圖像鏈接起來形成全景視頻空間，用戶通過不同視點的切換主動地選擇方向和觀察點來了解環(huán)境，實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的漫游。傳統(tǒng)的全景視頻通常以計算器顯示器為瀏覽窗口，用于在每一時刻只能看到全景圖像的一部分，想要獲取更多的信息需要通過拖動鼠標使圖像左移或右移，在水平方向上的移動是不受控制的，但是通常不能進行垂直方向上的移動。②而VR全景視頻則是通過全景拍攝（水平360度和垂直360），利用圖像拼接技術將視頻拼接成球面圖像來構建虛擬空間，用戶需要佩戴虛擬現(xiàn)實設備（如VR一體機、手機盒子等），這些設備具有陀螺儀等檢測角度和方向變化的模追蹤器，畫面會根據(jù)用戶視角的變化而改變，因此，用戶可以通過頭部的轉動任意角度觀看虛擬空間畫面。

VR全景視頻的優(yōu)點是拍攝技術較為成熟，制作成本較低，但是缺少互動性，觀眾參與感不清，并且通過全景相機拍攝后的圖像拼接算法是一個難點，沒有一個能夠解決所有使用場景的算法，通常需要根據(jù)特定的場景進行調整，后期縫合還是存在技術挑戰(zhàn)。

（二）非全景3D視頻

非全景3D視頻是將現(xiàn)有的桌面式3D視頻通過轉碼處理生成立體效果。普通裸眼可以觀看的3D視頻通過顯示器可以看到景深效果，但是不會有出畫（即影像從屏幕上延伸出）的感覺，而能夠給觀眾帶來出畫感的3D視頻裸眼觀看時會產生重影問題，需要觀眾佩戴偏振光眼鏡等進行觀看。虛擬現(xiàn)實非全景3D視頻則是將具有左右視差的圖像分別呈現(xiàn)在VR輸出設備左右兩眼所對的顯示屏幕上，這樣就可以給觀眾帶來具有出畫感的立體效果。非全景3D視頻因為已有專門的轉碼軟件，所以技術門檻低，內容生成快，成為目前VR顯示設備上視頻內容的最主要形式之一，它能夠給用戶創(chuàng)造一個虛擬的電影院環(huán)境，可以使用戶不受時空限制，通過VR設備隨時隨地獲得在影院觀看3D電影的體驗。它的缺點是畫面角度有限，通常為180度，所以沉浸感不強，無法進行交互。

（三）全景3D視頻

全景3D視頻既具有全景的視角又兼具立體效果，是目前沉浸感最高的VR視頻內容，其拍攝手法、劇情設定及視頻剪輯等方面還不成熟，與普通的VR全景視頻一樣缺少互動性，目前的制作仍處在探索階段，因此作品很少并且通常較短。

（四）局部全景3D視頻

局部全景3D即在視頻的某些特定片段或場景使用全景3D的表現(xiàn)形式，其余的則采用如120度寬屏視角或360度平面視角來替代720度球形視角，甚至通過對某一些關鍵場景進行片段式全景渲染播放等手法來進行VR影視制作。由于全景3D視頻在實景拍攝時受到目前拍攝器材自身的限制，所以很難達到真正意義上的全景3D拍攝，而且全景3D拍攝的成本非常高，所以局部全景3D視頻是全景3D拍攝的折衷，采用這樣的方式不僅大大降低了制作成本和技術難度，而且可以使劇本情節(jié)的設置更有針對性，能夠更好的引導觀眾注意力，防止觀眾因為視角選擇過多而錯過關鍵鏡頭。局部全景3D視頻還能在大幅度提高視頻的分辨率的同時有效地減少眩暈產生，降低視頻文件的大小，減輕存儲的成本和壓力，提高網(wǎng)絡傳輸?shù)乃俾?。這一類型的虛擬現(xiàn)實視頻更具有靈活性，可以兼顧到情節(jié)、時長和制作成本，是未來虛擬現(xiàn)實視頻發(fā)展的一個重要方向。

（五）全景3D交互視頻

全景3D交互視頻是真正意義上的VR視頻，它兼具交互性和沉浸感，允許用戶參與，用戶可以進行故事情節(jié)的選擇從而決定最終故事的結局，同時也可以自主選擇故事中某個人物的視角來觀看故事的發(fā)展。與全景3D視頻相比，其制作難度更高，由于導演不能進入到拍攝場景內，既要實現(xiàn)故事情節(jié)可選又要保證觀眾的注意力集中于主線劇情，還需要完成故事的連貫性演繹，所以無論是對導演、演員還是編劇的要求都很高，其在拍攝、剪輯和后期方面都還存在非常大的挑戰(zhàn)。目前全景3D視頻的創(chuàng)作仍處于探索階段，除了技術上的難題，它還存在制作時間長、成本高的缺點，因此短期內難以產生大量成熟的作品。

三、VR視頻分發(fā)現(xiàn)狀與主要應用場景

國外的VR視頻內容多以硬件廠商的樣片形式為主，如Oculus在2014年成立了全球首個VR影視制作工作室“Story Studio”并在2015年1月的圣丹斯電影節(jié)上推出了第一部全景3D交互電影短片《迷失》，該電影允許觀眾自主選擇劇情，時長也相應根據(jù)選擇結果在3-10分鐘不等。Google于2015年5月推出一部耗資千億美金的VR全景3D短片《Help！》。另外VR視頻內容還會以部分大制作電影的VR電影預告短片的形式呈現(xiàn)。國內雖然已經(jīng)開始探索故事性VR視頻內容的創(chuàng)作方法，但技術挑戰(zhàn)尚未解決，成熟的VR視頻內容較少。VR視頻制作公司多為新興的創(chuàng)業(yè)公司，上市公司及互聯(lián)網(wǎng)巨頭更多的是以平臺的方式需求內容合作。國內在VR視頻制作方面較為領先的是追光動畫和蘭亭數(shù)字，追光動畫推出了國內第一支完整的VR全景3D動畫故事短片《再見，表情》和電影《小門神》的VR全景3D預告片，蘭亭數(shù)字拍攝了國內第一部VR全景短片《活到最后》。國內的VR視頻內容分發(fā)平臺主要有暴風影音、優(yōu)酷土豆、騰訊視頻、愛奇藝、樂視云視頻等。

VR視頻內容在國內應用場景主要為VR影視作品、VR綜藝節(jié)目和VR直播等。VR影視作品是最主要的應用場景，它能夠提高觀看的整體沉浸感，是對傳統(tǒng)觀影形式和觀影體驗的創(chuàng)新。VR綜藝節(jié)目打破了傳統(tǒng)綜藝節(jié)目的表現(xiàn)形式，可以實現(xiàn)臺上主持人嘉賓和臺下觀眾視角的任意切換以及非線性跳轉瀏覽，為綜藝節(jié)目的呈現(xiàn)帶來了更多的可能性。VR直播技術相對簡單，直播內容多集中在賽事、演唱會等參與感和沉浸感強的活動上，可以給觀眾帶來身臨現(xiàn)場的體驗，并且可以選擇不同視角進行觀看。

四、結語

由于片源廣泛、轉換成本和技術門檻低，能夠達到影院體驗式的非全景3D視頻為當前最大的VR視頻內容形式；而為硬件提供體驗的樣片以及其他實驗性創(chuàng)作的短片多為非全景3D視頻。局部全景3D視頻是比較適合于呈現(xiàn)長電影，但目前還處于探索階段。全景3D交互視頻是兼具沉浸感與交互性，是目前真正意義上的VR視頻形式，正處于創(chuàng)作探索階段，內容極少。

虛擬現(xiàn)實視頻雖有著巨大的市場潛力，但是目前的發(fā)展仍受到硬件和內容創(chuàng)作的限制。硬件上目前的大多數(shù)輸出設備由于容易產生運動癥不能長時間佩戴，拍攝方面還缺少專業(yè)成熟的拍攝設備和技術。內容創(chuàng)作上主要存在視差處理、視頻拼接、后期剪輯等方面的難題。這些難題是VR視頻內容成為主流內容必須要克服的挑戰(zhàn)，也是亟待相關學者和從業(yè)人員研究的方向。