虚拟现实技术在摄影领域的应用
——以三维全景影像技术为例

黄增心，刘 波

作为一种可以让用户感受到深刻的沉浸式体验的计算机仿真系统，虚拟现实技术主要通过计算机创建出模拟环境以实现多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为，利用系统仿真让用户身临其境。虚拟现实技术的萌芽起始于20世纪60年代，历经数十年的发展已初具规模，现如今已经被深入应用在教育、医疗和军事等重大领域。随着摄影受众群体的扩大，人们发现摄影技术和虚拟现实技术结合下转变的动态影像会给人更高的视觉享受和更深的沉浸式体验，同时也可以结合CGI技术创作出新颖的动态化的商业广告，提升广告的商业价值，目前这一技术已经得到了广泛的推崇[1]。本文以三维全景影像技术为例，主要从商品实物的模拟展示、实物场景的虚拟构建和商业广告设计等三方面阐述和分析虚拟现实技术是如何被应用到摄影领域的。

1 虚拟现实技术与三维全景影像技术

1.1 虚拟现实技术

作为仿真技术十分具有发展前景的方向之一，VR虚拟现实技术集仿真技术、多媒体技术、计算机图形学、传感技术和网络技术等多种技术于一体，其具有高度的交叉性、科学性和前瞻性。虚拟现实技术主要由模拟环境、感知和传感设备等部分组成，基于计算机技术及设备生成具有实时性动态效果、三维交互的立体逼真影像，具有多感知、存在感、交互性和自主性的特点以及沉浸感、交互性和想象性三方面的优点。

1）沉浸感。虚拟现实技术可以通过构建虚拟的三维立体图像使得用户能够产生一种如同生活在现实中的身临其境的感觉。

2）交互性。在计算机所建立的虚拟或模拟环境中，人们可以利用传感设备体会其交互性，如同触摸到客观世界中的物品一样产生真实的触感。

3）想象性。虚拟现实技术创设下的虚拟环境可以激发用户的想象力和创造性思维，帮助用户构建一个新型的知识体系，在联想中获取新的知识和认识，改变人们的感性和理性情绪。

1.2 三维全景影像技术

三维全景影像技术是一个虚拟现实分支，既可以被应用到网络三维业务，也可以用于网络虚拟的教学环境中去，它主要是通过实景照片来建立虚拟的环境，具有简单实用的优点。

作为一种桌面虚拟现实技术，三维全景影像技术并非是真正的3D图形技术，与3D建模创建的三维空间不同之处主要在于三维全景影像技术依托于实景、实物、实地拍摄，并对真实客观的环境进行虚拟再现的一种虚拟技术，更贴近现实世界[2]。它主要有以下三种特点：

1）实地拍摄。虚拟现实技术与摄影相结合的影像技术为实地拍摄，是对真实场景的虚拟再现，具有有照片级别的真实视觉感。

2）交互性。虚拟现实技术的特点之一即为交互性，因此含有虚拟现实技术的三维全景影像技术也在一定程度上展现了这一特点，可以根据用户需求改变虚拟对象的角度、大小和视角，给用户身临现场的体验。

3）简单实用。三维全景影像技术不需要单独下载插件，它可以利用Java程序自动下载观看全景影像，简单实用的同时也方便影像的传播。

2 虚拟现实技术在摄影领域的应用

2.1 用于商品展示

2.1.1 商品实物的模拟展示

所谓实物模拟就是在虚拟现实技术与摄影的结合下对某一实物对象进行多角度、一圈或多圈的全景拍摄，再利用软件对照片作图像拼接、合成一个全方位三维全景的动态影像，当用户有需要是可以利用交互设备从不同角度反转、调整大小、放大局部或观察细节，深入感受所展现对象的特征与特点。

这一应用我们比较常见的场所一般为博物馆、图书馆和科技馆等，在大厅或咨询处设立的交互式设备前对某一文物、书籍或科技作品进行观察和体验。采用实物模拟的手段满足大家近距离观赏把玩又不会对虚拟对象造成实质性损坏的需求[3]。除了上述场所，实物模拟也可以被应用于网络销售，尤其是国内异地贸易或进出口贸易，在电子商务畅行的今天，网络销售也可以利用三维全景影像技术向买方多角度、交互可感应的展示商品的特质和细节，让用户足不出户即可检验样品。

2.1.2 实物场景的虚拟构建

实物场景的虚拟构建与实物模拟类似，同样是对需要展示的对象（场地）作一圈或多圈拍摄，使用图片拼接技术将所有照片拼合成全景图像，再使用功能性软件将静态影像转换成动态的三维效果影像，并利用热切技术实现场景之间的转换，达到360°全景观览对比以及漫游的需求效果。

三维全景影像技术依托于相机的360°拍摄和图片拼接技术，将多张照片拼合在一起以实现多角度、全方位、真实性的视觉效果。而想要让实物场景模拟效果良好，可以从以下几方面着手：

1）始终保持一个节点。想要让相机能够在三脚架上实现连贯的旋转拍摄最重要的一点是要让相机旋转的轴心始终保持在一个节点上，即围绕一个固定点旋转，从而减少拍摄过程中因轴心偏移而引发的照片位移的问题[4]。在拍摄过程中，不同镜头适应的节点距离不同，摄像人员可以采用全景云台来准确寻找和定位节点，保证拍摄任务能够圆满完成。

2）保证焦距、白平衡、焦点、感光度以及光圈的统一。在拍摄过程中，受光照、色温和感光度等因素的印象，如果焦距、白平衡、焦点、感光度和光圈没有保持统一，全景拍摄下的多角度的所有照片在作图片拼接时会让观看者或用户产生断裂的不和谐感，从而影响三维全景影像技术的效果，给实物场景模拟的创建带来困难。

3）统一快门速度。使用一个快门速度的目的是为了让照片不糊。一般而言，安全的快门速度是与焦距成反比的，焦距越小快门速度越大，焦距越大快门速度越小，以此来保证拍摄最后一张时能够稳住相机，提高照片的质量。

想要拍摄出合格的全景照片比较核心的一点是要掌握如何良好的平衡曝光。对此我们可以尝试使用RAW格式拍摄，并在拍摄过程中通过不断调整平衡曝光值来修正和弥补相机的不足，以此来拍摄出符合人眼观看要求的照片，增强照片的视觉美感，使得在图片拼接后创建实物场地模拟时的效果更逼真。

2.2 用于商业广告设计

HRD照片与HRD全景照片不同，前者明暗鲜明表现力强，是对连续拍摄曝光后的照片的拼合；而后者更具优势，不仅具有HRD照片的特点，更可以记录实时的拍摄光源条件，在搜集这些数据后建立虚拟现实光数据库，并将数据库中的光源条件投放和赋予到商业广告设计中。

虚拟现实技术在摄影中的应用之一——实物场景虚拟需要与CGI紧密结合。除了利用已有的照片，我们还可以利用CGI建模实现更加震撼的视觉效果，即通过计算机建模制造出虚拟的场景和影像，比如十分惊艳的系列作品《四大天王》和《金木水火土》等，以及现下我们常常看到的汽车广告，如画质清晰透出锋利的时尚感和科技感的“飞檐走壁”特效等，都是CGI在摄影中的商业应用。随着时代的发展和人们商业嗅觉的灵敏，这类将CGI与实物场景虚拟相结合的技术正在被更加深入的应用到商业摄影和平面设计中，以创作出更为高端的产品和设计方案。

3 结语

虚拟现实技术更像是一面充满魔力的“镜子”，它可以把现实生活中的实物、实地场景投放到虚拟的环境中，同时实现不可思议的创作效果。虚拟现实技术的出现，不仅可以增强影视作品、摄影作品和平面设计的感官效果和质量，它更加从技术的角度推动了摄影领域的改革和突破，一方面可以节约时间成本，另一方面也可以帮助设计者更加充分的实现他们的想象。