电影虚拟现实中利用多机位增强空间沉浸感

摘"要：在电影虚拟现实领域，多机位技术的运用不再局限于物理空间的实际限制，显著提升了空间沉浸感体验。这一技术通过布置多个摄像机来模拟不同视角和动态镜头布局，将拍摄内容同步并整合进一个交互式的360度环境，使观众能够在三维虚拟环境中自由切换视角，如同亲临现场般全方位感知电影场景，成为更加主动的参与者。通过构建多机位矩阵捕捉、立体声效同步以及全景视图拼接渲染等手段，VR电影能够提供更加丰富多元的视觉信息，极大地拓展了故事叙述的可能性，为电影叙事艺术开辟了全新的创作维度和观众参与方式，从而有力地推动了电影艺术与数字科技深度融合的新时代发展。

关键词：电影虚拟现实；多机位；矩阵；空间沉浸感

电影虚拟现实（VR）的发展在近年来取得了显著进展，这一技术不仅革新了传统的电影制作和叙事方式，还在观众体验方面带来了革命性的变化。早期的尝试，如美国电影《指环王》中的“咕噜”角色已经展示了VR技术在塑造逼真虚拟角色上的潜力。而现在，通过先进的CGI技术和VR硬件设备，观众能够沉浸在更为真实的三维环境中观看和参与电影内容。VR影院和互动式电影体验逐渐兴起，观众可以佩戴头戴式显示器自由探索影片场景或根据剧情走向做出选择，从而获得个性化的观影经历。

本研究旨在探讨360度拍摄技术和VR显示技术运用于影视作品制作的可行性。研究重点对比单机位的静态全景影像和多机位的动态全景影像在影像摄制、题材表现、图像拼接技术和观影设备等方面的实现方案，最终展现出VR观影的新效果。这一研究深化了对视听艺术和技术融合边界的理解，为叙事美学、视觉传播学以及数字媒体技术理论提供了新的研究视角与内容。同时，这种技术的应用提升了观众参与度，并预示着观影体验从传统二维空间向三维空间感知的重大转变，对于影视娱乐产业的产品形态创新、市场开拓及用户满意度提升都具有显著的实践指导意义，也为相关软硬件研发、标准制定和人才培养提供了明确的方向性参考。

本研究主要采用对比分析的研究方法，通过文献回顾和理论梳理，系统阐述360度拍摄技术和VR显示技术的基本原理及其在影视制作领域的应用现状。然后，运用对比分析方法，对单机位静态全景影像摄制方案和技术特点、多机位动态全景影像的复杂摄制流程及技术难点进行深入探讨。该研究专注于讨论利用360度全景实拍技术参与的影视作品制作流程与VR影片的交互方式依赖于Unity引擎所支撑的显示模式。此外，还考虑了不同的观影终端对这些技术的实际承载能力和呈现效果，旨在全面评估并明确360度拍摄与VR显示技术如何革新传统影视制作工艺，以及如何为观众带来全新的观影感受。

一、电影虚拟现实基础理论、特点和制作流程

电影虚拟现实可以参考基于镜头的电影动态图像实践，或者是计算机生成的影视图像。我们可以将它与“传统VR”进行比较，传统VR更像是计算机生成的虚拟世界，感觉更接近于互动游戏。头戴式显示设备是这两种模式的融合点，让观众在VR的“保护伞”下接受这两种模式。在电影虚拟现实中，电影前缀进一步反映了捕捉越来越高分辨率图像的能力，从2K到4K，再到现在的8K，与数字电影制作的趋势一致。

（一）电影虚拟现实基础理论

1.电影现象学

从电影现象学的视角出发，理解电影所展现的真实内涵，要求我们挣脱既定的认知框架和符号体系的束缚，转而通过身体的实际感知与体验去深入领悟影像本身。这一身体经验超越了传统的认识论和符号学分析层面，它致力于直接触及并体悟到现象层面的真实，这种真实无法完全用理性解析或意识把握，而是需要观众调动自身的身体感知机制去全身心地沉浸式体验［1］。

2.场面调度理论

无论是电影、电视剧还是综艺节目，其篇幅长度和叙事构造都期待一种精微且富含反思性的叙事传达方式，而这种方式在剧场式的场景中得到了最大程度的体现。影视场面调度作为导演对画框内部元素精心策划的艺术布局，必须紧密围绕影视剧本的核心内容进行设计，并全面兼顾画面构成、视角选取等诸多要素。因此，影视场面调度扮演了创作优质影视作品不可或缺的角色之一，它有力地帮助观众更深地沉醉于剧情世界之中，从而显著提升作品的艺术表现力与感染力［2］。

3.认知心理学

在VR电影中，观众不再是被动接收信息的旁观者，而是可以主动探索虚构世界的参与者，这种交互性带来了全新的认知挑战和机遇。学者们关注这些新技术如何影响观众对剧情的理解、情感投入以及对虚拟角色和环境的认知认同感［3］。同时，认知理论也被应用于优化VR电影的内容创作与用户体验设计中，以提供更加真实、丰富且具有深度的影视叙事方式。

4.多模态人机交互理论

多模态人机交互理论在电影虚拟现实中的运用，旨在通过整合多种感知和表达通道，如视觉、听觉、触觉、手势、语音等，来创建更为自然、直观且沉浸式的观影体验［4］。例如，观众可以通过语音指令控制剧情走向，利用身体动作与虚拟角色互动，或者借助触觉反馈感受到虚拟场景中的物体质感和空间维度。这种技术突破了传统电影叙事框架，让用户体验到更深层次的参与感和情感共鸣，从而革新了电影艺术的表现形式以及用户与内容之间的连接方式。

（二）电影虚拟现实特点

1.沉浸感

沉浸感的核心在于突破传统银幕界限，利用先进的头戴式显示器以及触觉、听觉等多感知技术手段，构建一个全方位包围用户的视听空间，使得用户仿佛置身于电影所描绘的虚构情境之中，忘却现实世界的束缚，全身心地投入由计算机生成的、可实时响应其行为变化的故事环境中。

2.交互性

电影虚拟现实中的交互性特点，是指观众能够主动参与到电影叙事进程之中，通过身体动作、语音指令或者手柄等交互设备与虚拟世界进行实时、动态的互动。交互性增强了电影的参与感和沉浸感，使观众从旁观者转变为参与者，赋予他们更深层次的情感连接和主观能动性，为电影艺术创作提供了前所未有的表现形式和用户参与的可能性。

3.个性化视角

电影虚拟现实的交互性允许观众自主选择视角、探索空间各个角落、解决谜题或者与影片中的元素进行直接接触，从而获得独一无二的观影路径和个人化的故事体验。观众不再受限于导演预先设定的镜头语言和剪辑节奏，而是能够以第一人称或者自由移动的第三人称视角全方位地探索电影场景，360度无死角地观察故事发生的环境。

4.内容创作的新维度

创作者不再仅仅依赖于二维银幕来构建故事世界，而是能够借助VR技术创造出全方位、可交互且实时响应观众行为的三维空间。在这一新维度下，内容创作不仅包括视觉画面的设计与制作，更囊括了声音设计、触觉反馈以及互动情节的编写等多元化元素。同时，电影剧本需要考虑观众作为参与者可能的选择路径和行动影响，使得叙事结构变得更为复杂多元。

（三）电影虚拟现实制作流程

1.剧本构思

编剧需要创新地设想如何利用360度全景环境、空间音频以及其他感官体验来增强沉浸感，确保剧情能够在不受固定镜头限制的自由探索环境中展开，并保持连贯性和吸引力。此外，剧本还需要兼顾游戏化元素和情感共鸣，确保观众在高度参与的同时能与故事内容建立深层次的情感联系，从而实现真正意义上的“身临其境”式的叙事体验。

2.影片内容全景拍摄

全景视频的拍摄技术是对传统摄影艺术的不断革新。早在3D电影出现时，导演利用人类双目的成像机制通过两部摄影机来模拟眼睛的功能。全景概念的出现诞生了在同一位置用不同角度的摄影机捕捉场景的创新模式，而随着硬件技术的不断提升，360度全方位摄影机已经非常普及，这大大降低了拍摄成本和难度。

3.视频画面拼接处理

电影虚拟现实的视频画面拼接处理是制作360度全景内容的关键步骤，它将多台同步拍摄的相机所捕捉到的画面通过复杂的图像处理软件精确地拼合在一起，并对重叠部分进行精细匹配、颜色校正和几何校准，消除视差并平滑过渡，最终生成完整的360度全景视频文件。

4.硬件与软件支持

设备的选择硬件性能是关键，包括头戴显示器的分辨率、刷新率和视场角等，这些直接影响到用户的视觉体验以及是否存在延迟或模糊等问题。主流的产品有HTC"Vive、Pico、千幻魔镜等，这些设备通过数据线连接电脑终端，也有独立的移动终端一体机，它们的舒适度与便携性也是重要因素，尤其是对于长时间使用的用户来说，轻巧的设计和良好的透气性有助于减少疲劳感。Unity"3D、Unreal"Engine等游戏引擎已被广泛应用于VR电影制作中。由于电影虚拟现实的交互性，这些引擎将传统的视频格式升级成了应用程序，在保留视频播放的功能以外，甚至允许观众在电影场景中实现小范围的移动探索。

二、从单机位到多机位构建拍摄矩阵

（一）电影虚拟现实中的单机位

单机位的拍摄方式自电影诞生以来就存在，它要求导演和摄影师对每一个镜头进行极其精细的设计与规划，确保单一摄像机能够捕捉到所有关键动作、表演细节以及场景的变化。这种拍摄方式强调了对时间和空间连续性的把握，以及对演员调度和镜头内动作编排的高超技艺。而在VR影片中，单机位也是常见的拍摄方法，主要原因是拍摄VR电影时是记录整个场景和环境，它可以将场景中的所用信息同时记录下来。尽管这种方式避免了一些后期视频拼接带来的复杂操作，简化了内容制作流程，但同样会忽略某些镜头语言产生的视觉冲击感。此外，由于观众在VR环境下可以在播放时自由选择视角，导演和摄影师必须重新思考叙事策略和视觉设计，以表现出场景内部的空间特征。单机位拍摄所捕捉到的影像依旧是存在于二维的空间中，要想在不同的视角表现人物的立体感，需要依靠多机位拍摄产生的各个画面角度。

（二）电影虚拟现实中的多机位

多机位拍摄是现代电影和电视制作中不可或缺的重要手段，它能记录事件的不同侧面，避免因单机位限制导致关键动作或表演细节的遗漏。在电影虚拟现实中，多机位拍摄是一种创新的影视制作技术，它不再是传统意义上从不同视角记录同一场景，而是确保在360度环境中每个角度都能独立提供完整且连续的沉浸式视觉体验。导演和摄制团队需要精心设计和隐藏摄像机，以消除其在画面中的可见性，并采用特殊的同步和拼接技术将各个摄像机拍摄的内容无缝整合成一个统一的3D空间视频流。同步和拼接的难点在多台摄像机的空间位置上，相同的水平高度和位置间隔可以消除观众在切换角度时视频画面变化带来的差异。因此，安置多摄像机最适合的方式是构建拍摄矩阵。

（三）电影虚拟现实拍摄矩阵

电影虚拟现实的多机位拍摄矩阵可以看成是一种复杂的摄像系统配置，它通常涉及多个全景或立体摄像机以特定排列方式布置，形成一个可以捕捉360度空间内所有方向影像的矩阵。每一台摄像机都是矩阵中的一个节点，共同捕捉连续、无死角的画面，以确保观众在观看时无论朝向哪个方向都能看到高质量且连续的影像。这种矩阵化的拍摄方式要求高度精确的摄像机同步、后期拼接算法以及对空间与动作设计的深入理解，因此演员和场景都需要适应这种全方位记录的特点。

三、天空盒全景放映环境和球形虚拟幕布

后期在Unity引擎中配置影片播放环境时，较为常用的方式是以天空盒为全景放映的环境和创建球形的虚拟幕布。这两种方法都能获取全景的视频画面，但是在沉浸式交互效果上有着不同的表现。

（一）天空盒全景放映环境

Unity中的天空盒是一种用于模拟3D游戏或VR环境背景天空和远景效果的技术手段。它是一个包裹在场景外部的全景纹理图像，通过Skybox材质和相应的Shader，Unity将天空盒渲染为场景中所有不透明物体背后的背景。场景中移动模拟观众视角的摄像机在视觉上不会有明显的动态变化，从而可以创造出一种无限远的视觉效果。在户外或者是大场景的VR电影中，较常使用天空盒作为放映环境，可以增强场景的空间感和真实感。

（二）球形虚拟幕布

VR电影的另一种放映方式是使用球形对象来作为视频内容的虚拟幕布。它通常是指360度全景视频播放器或环境投影系统，可以将影片内容渲染在一个包裹住观众视野的球形表面上。这种球形幕布技术利用了Unity引擎对3D空间和全景图像的良好支持，通过配置特定的摄像机设置以及使用Cubemap或Equirectangular等全景纹理格式，创作者能够构建一个虚拟的球形环境。得益于虚拟摄像机和球体的空间位置关系，观众在较小的场景中移动能够清晰地感知周围画面的同步变化，仿佛置身于电影场景之中。

四、观众观影习惯

VR设备作为一种先进的技术工具，彻底颠覆了传统观影习惯，使观众不再局限于固定座位和二维屏幕前观看电影。通过VR头戴设备，观众能够沉浸在三维立体环境中，并根据个人喜好选择不同的视角和互动方式来体验内容。电影虚拟现实个性化的观影模式增强了观众的参与感和沉浸感，从而改变了人们接收故事、享受娱乐的方式，使得看电影从被动接受转变为更加主动且自由的选择性参与过程。随着VR技术的发展与普及，越来越多的观众开始适应并热衷于这种全新的观影体验，推动了影视制作和消费形态的革新。

结语

在电影虚拟现实的创新探索中，采用多机位技术无疑为观众带来了前所未有的深度沉浸感。通过模拟多个视角与动态镜头切换，不仅打破了传统观影的二维束缚，而且让体验者仿佛置身于电影场景的核心，自由地感知和探索这个由计算机生成的三维世界。这一技术革新将叙事艺术与先进技术紧密结合，赋予了观众全新的交互式参与能力，从而重新定义了我们对电影媒介的认知边界。随着VR技术的持续演进和完善，未来多机位VR电影将更加生动逼真，彻底颠覆传统的观影模式，开启一个全然沉浸、身临其境的新纪元。

参考文献：

［1］张骋.从“电影现象学”视角重新理解“电影真实”：基于“身体经验”的分析［J］.四川师范大学学报（社会科学版），2023，50（02）：169175.

［2］程军.传播环境下影视场面调度技巧［J］.新闻前哨，2023（14）：4344.

［3］白佳艺.基于情感化设计的虚拟现实电影空间引导研究与应用［D］.北京：北京邮电大学，2024.

［4］闫竟豪.基于多模态人机交互的虚拟实验仿真系统研究［D］.佛山：佛山科学技术学院，2023.

基金资助：2023年度广东省教育厅普通高校特色创新项目和青年创新人才项目（项目编号：2023KQNCX301）；广州城建职业学院校级学科专业类科研项目（项目编号：2023XKZYY20）

作者简介：戴乐（1990—"），男，汉族，江西赣州人，硕士，讲师，研究方向：虚拟现实、数字媒体。