媒体融合环境下虚拟现实技术在交互式影像中的应用

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　　摘  要：随着新媒体时代的发展，交互式影像逐渐成为影像的一种新型的表达方式。虚拟现实技术作为一种注重人机交互的现代新兴技术，其高度的沉浸感和交互式操作，为交互式影像提供了新的技术实现手段。文章研究并阐述了虚拟现实技术应用到交互式影像的关键技术，并依据经典影像的场景，建立了匹配影像场景的虚拟现实交互式场景。
　　关键词：融媒体;虚拟现实技术;交互式影像;跨学科
　　中图分类号：TP391.9       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）04-0008-04
　　Abstract： With the development of new media， interactive video has gradually become a new way of video expression. Virtual reality technology， as a new modern technology which pays attention to human-computer interaction， has a high immersion and interactive operation， which provides a new technical means for interactive video. This paper studied the key technology of virtual reality applied to interactive image， and according to the scene of classic video， established a virtual reality interactive scene matching the video.
　　Keywords： fusion media; virtual reality technology; interactive video; interdisciplinary
　　交互式影像（Interactive Video）是一种观众参与到影像中，通过观众的互动决定剧情走向、体验影像展示的场景的新型影像表现方式。交互式影像打破了传统影像的叙事模式，观众并不局限于被动的接受[1]，而是作为主角进入到影像之中。随着技术的不断进步，交互式、沉浸感是新媒体营造观众更高体验的重要目标。虚拟现实技术（Virtual Reality）是一种计算机仿真技术，可以通过虚拟仿真，借助硬件的体验设备，实现高沉浸、交互性的虚拟体验。“交互性”是新媒体区别于传统媒体形式的重要特征。人机交互是新媒体数字化领域的发展趋势。随着以计算机技术为载体的第三代电影兴起，“数字交互式电影”成为电影的发展方向。虚拟现实技术的应用，是交互式影像发展的重要研究领域。
　　现阶段的理论研究指出，虚拟现实技术的应用，是交互式影像实现实时交互性的重要途径[2-3]，但这些研究大多是理论探讨，即从理论角度指出VR应用到交互式影像的重要前景，并不是针对虚拟现实技术应用的实践。从技术手段上进行虚拟现实技术的交互式影像试验的实现，国内比较少见。本文从技术层面实现了配合影像的虚拟现实场景，并可以进行实时交互，进一步说明了虚拟现实技术在交互式影像中的应用是技术可行的，并进行了虚拟现实技术应用到交互式影像的关键技术探讨。
　　1 交互式影像模式
　　 现阶段，国内外对虚拟现实技术应用到交互式影像的技术研究较少。对虚拟现实技术应用到交互式影像中观影者的体验感反馈以及情感体验的研究尚属空白。本文借鉴传统交互式影像的模式，即在关键点插入体验交互环节的方式构建虚拟现实技术应用到交互式影像的模式。通过借鉴动作冒险类电影《Lara Croft： Tomb Raider（古墓丽影）》的场景进行虚拟现实技术场景及交互性操作的创作，从技术上进行了虚拟现实技术引入交互式影像的探讨。现阶段交互式影像常常被定义为游戏的一个类别，但作为新媒體影像发展的必然途径[4]，交互式影像仍然是“影像”发展的一种创新模式[5]。
　　1967年最早的交互式电影《Kinoautomat（自动电影）》即提供了交互式影像最初的模式探索。2014年Xbox的《可能性（Possibilia）》突破传统的“播放-暂停-观众选择-播放”模式，采用连续播放影像的方式，成为交互式影像的一种模式的创新。2019年Netflix的交互式电影《Black Mirror： Bandersnatch（黑镜：潘达斯奈基）》进一步说明交互式影像模式是可行的。交互式影像不仅可以突破传统影像单线程的情节，使观众决定多线程的影像情节走向，更可以使观众体验影像的特殊环节，即进入影像的场景中，体验影像中人物体验的环境。交互式影像的观影自由以及其以“人”为主体的叙事模式，是其优于传统媒体的重要原因。
　　应用虚拟现实技术的交互式影像不是简单的VR 360°影像，也区别于通常的通过计算机界面操作的交互式影像。应用虚拟现实技术的交互式影像不仅突破了计算机界面展示上的局限，更增进了交互式影像的实时交互、沉浸感，让观众实际走进影像之中，是交互式影像的一次革新。
　　2 虚拟现实场景的建立
　　《Lara Croft： Tomb Raider（古墓丽影）》是西蒙·韦斯特执导的一部动作电影。电影改编自Eidos推出的同名电脑游戏《Tomb Raider》。影像中有大量需要进行交互的场景，可以引入虚拟现实的交互元素。本文以此影像为参考，根据动作冒险类电影通常的剧情设置需要以及场景环境，尝试性建立符合此类题材的影像虚拟现实交互式场景。本文所实现的并不是影像原场景的还原，而是参考影像中需要用到的交互式环境，进行虚拟现实技术应用的实践。Unity3D是由Unity Technologies开发的一个实时三维动画、游戏开发、建筑可视化、虚拟仿真等类型互动内容的多平台的综合型开发工具。本文采用Unity3D进行场景建模及C#交互程序控制。此次场景及虚拟现实交互采用的是HTC vive的虚拟现实头戴式显示器以及配套的定位器、手柄等。 　　2.1 外部信息的导入及剧情背景的建立
　　《Lara Croft： Tomb Raider（古墓丽影）》是动作冒险题材类电影，此类影像通常有剧情的引入。影像剧情的引入需要设置大量的背景素材。本文采用PhotoShop制作外部信息资源，如介绍背景的日记、文字性的信息等，并使用JPG格式导入到Unity3D软件中，设置为Sprite（2D and UI）格式，并作为Material添加到3D物体上。给物体添加刚体组件，并勾选运动学选项，使其具有物理运动属性并便于使用虚拟现实硬件设备抓取。采用HTC Vive SteamVR Plugin插件中的throwable组件，使此类资源可以使用VR设备进行交互，即可进行抓取、观看等操作。剧情资源建立如图1所示。外部信息的导入应当结合影像剧情的需要，建立适合影像的虚拟现实素材，并可以考虑采用拍摄影像所使用的真实原件扫描进行素材制作。
　　2.2 虚拟场景建立
　　 为配合影像剧情的环境，建立类似于影像中西伯利亚的“万影窟”以及柬埔寨吴哥窟“光舞墓”的场景环境。参考影像取景地冰岛以及柬埔寨的环境，建立虚拟场景。虚拟场景主要注重camera光效的渲染以及场景的逼真效果。冰天雪地的场景使用雪地的texture，合理的使用了Unity3D自带的各种光源，使用Directional Light、Spot Light多种光源结合的方式进行场景雪地光效的设置，更在雪地纹理的基础上添加了粒子系统，并添加Wind Zone效果。相机的渲染采用合适的Skybox Material、Sun Source，其中Environment Lighting的Intensity Multiplie设置为1，为确保环境视觉效果的真实性，采用Realtime的渲染计算方式。如图2所示。场景中设置可以用手柄按键控制的瞬时移动点teleportpoint，观众可以体验虚拟现实的场景漫游移动。
　　“光舞墓”环境的建模采用较为幽闭的环境，为使环境逼真，场景中不设置其它光源，采用粒子系统的火焰效果结合Point light进行场景的光源渲染。营造适合影像的逼真效果。场景如图3、图4所示。场景的细节采用逼真处理，例如现实中可以抓取的石头等小物体场景中同样可以进行抓取，场景中合理设置细节的box collider使物体的碰撞性质具有逼真效果。场景广泛使用空物体CreateEmpty GameObject进行C#脚本的使用，包括时间控制程序、光效控制程序、场景渲染程序、物体移动程序等。
　　2.3 交互式操作
　　 通过VR硬件设备进行交互式操作是虚拟现实技术应用到交互式影像的重要环节。场景使用C#程序配合Unity3D的功能设置了不同的交互操作。
　　图1所示的场景中，观众可以实时抓取背景信息的文件，通过扣动手柄进行文件的抓取。图5所示的场景中，观众可以使用设置好的道具进行动作体验，并通过砍杀场景中的骷髅战士模型进行交互。模型使用C#控制，采用基于RecastNavigation实现的NavMesh自动寻路系统，通过bake生成三角化的多边形导航网格路径地形，通过C#程序进行实时自动追踪。采用碰撞触发事件进行人机交互，并运用了动画系统Animator进行模型控制。
　　 图6所示是没有其它光源的地下隧洞场景。观众可以按照影像中探索环境的方式，观众可以抓取一个带有Spot Light的手电筒，进行场景探索，体验墓穴探秘的环境。场景中的物体具有严格的逻辑关系，避免出现逻辑混乱的现象。图7所示是一个观众可以与影像人物一样操作射箭的过程。观众可以进行同影像主人公一样的射箭体验。箭的生成、控制、运动均由C#程序控制，观众可以抓取弓箭并进行同现实中同样的射箭操作。物体设置不同的tag并触发不同的碰撞触发事件。
　　交互式操作并非是交互式影像的全部，观众只在剧情需要的情况下进行交互式操作。本文采用的交互模式是观众主动及被动交互结合的方式。即一方面观众可以在无意的情况下进行交互，比如抓取环境中的物体，并没有迎合剧情前期的设计;另一方面观众需要按照剧情的需要，例如完成影像中主人公需要完成的任务，进行不同的剧情选择等进行交互。兩种交互方式结合应用，起到提高场景的沉浸感、推动影像多线叙事剧情的效果。
　　3 结束语
　　 突破传统媒体的交互式影像是新媒体发展的重要方向之一。本文通过从交互式影像的模式创新探索、虚拟现实技术应用到交互式影像的技术实现层面，进一步研究了虚拟现实技术应用到交互式影像的关键技术。结果表明，虚拟现实技术应用到交互式影像不仅是技术可行的，还起到了突破传统影像的沉浸效果。虚拟现实技术可以融入影像的关键环节，使观众从被动观看变为实际操作。通过沉浸的体验及虚拟现实环境的构建，实现了新媒体以“人”为核心的重要价值观。
　　 现阶段交互式影像还存在叙事不连贯、沉浸感不强等缺点。虚拟现实技术的引入可以从技术上推动概念的革新，建立新概念新模式的交互式影像。但完全还原影像的场景的建立还需要影像制作与虚拟现实技术的密切配合。虚拟现实技术是推动影像创新的重要技术，是新媒体的关键技术之一。随着科技的不断发展，VR硬件的提升以及信息传输速度的不断提高，VR设备朝着小型化、普及化的方向发展，虚拟现实技术的跨学科应用日渐显示出更广阔的前景。探索虚拟现实技术应用到新媒体技术中，是媒体融合背景下交互式影像一种技术可行的创新突破，是影像技术创新背景下新媒体创新可以采用的重要思路，是虚拟现实技术跨学科领域的重要应用。
　　参考文献：
　　[1]兰健华.“互联网+”语境下交互式电影的新出路[J].艺术科技，2017，30（08）：140+171.
　　[2]何圣明.基于虚拟现实技术的互动电影发展探究[J].中国传媒科技，2019（04）：59-60.
　　[3]杨伟策.虚拟现实技术在电影中的应用研究[J].传播力研究，2019，3（10）：244-245.
　　[4]邓艺晨.以交互式电影为例探讨未来电影的发展前景[J].新闻研究刊，2019，10（18）：115-116.
　　[5]柯力嘉.电影还是游戏——从三个“第一部”看交互式影片的困境和未来[J].艺术科技，2019，32（03）：111-112.
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