VR環(huán)境下數字藝術內容產品的設計原則

■黃 淼 王 蕾

VR環(huán)境下數字藝術內容產品的設計原則

■黃 淼 王 蕾

本文研究適配VR設備數字藝術內容產品在設計中應遵循的原則，利用觀察法可以發(fā)現VR數字藝術內容產品大多來源于電影和交互藝術產業(yè)，除了需要遵循自有的設計原則外，還需遵循更多的原則，利用經驗總結法可以確定隨著VR設備逐漸升級穩(wěn)定常態(tài)化。這些原則逐步固化下來，形成VR數字內容創(chuàng)作的核心。VR數字內容的設計體系最終將從影視和交互藝術中逐漸剝離整合出來，遵循特有的設計原則，總體說來就是增加代入感、優(yōu)化交互操控、提供非凡體驗。

VR；數字藝術內容產品；代入感；操控；體驗

VR（VirtualReality,即虛擬現實，簡稱VR））技術方興未艾，整個市場對于與其適配的數字藝術內容的需求異常強烈，但是目前VR內容的制作速度和精度均無法趕上硬件升級的節(jié)奏。一方面是因為VR設備進入爆炸式增長階段，另一方面則是目前VR內容的設計者們疲于奔命，尚無余力去總結VR數字藝術內容在設計中需要遵循的原則。

一、VR發(fā)展現狀以及對內容產品的需求

VR是由美國VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（JaronLanier）在20世紀80年代初提出的。其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術。其中，計算機生成的、可交互的三維環(huán)境稱為虛擬環(huán)境（即VirtualEnvironment，簡稱VE）。虛擬現實技術是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統的技術。它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，利用多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。

2016年是VR技術和內容井噴式發(fā)展的一年。技術上各大硬件廠商雨后春筍般地發(fā)布新產品新技術，Facebook花20億美元重金收購VR老牌公司Oculus，微軟也斥資1.5億美元收購了Osterhout公司手中的81項虛擬現實技術專利，HTC整個公司發(fā)展戰(zhàn)略向VR傾斜，阿里巴巴成立VR實驗室，暴風TV發(fā)布VR電視，華為進軍VR眼鏡市場。內容上各方內容提供商也紛紛加入混戰(zhàn)，華誼兄弟布局VR主題公園，光線傳媒入股DreamVR，網絡網絡推出VR沉浸式教學概念，淘寶也努力發(fā)展VR購物平臺。一時間“VR+”的概念遍及大家熟悉的各行各業(yè)，VR+體育、VR+影視、VR+游戲、VR+醫(yī)療……似乎各個行業(yè)都會被這種先進的視覺技術所改變。近期高盛發(fā)布了關于VR的一份報告，總而言之VR和AR將成為繼電腦和智能手機之后的下一代計算平臺，多個行業(yè)將被重塑，到2025年，VR和AR的軟硬件年銷售額將達到800億美元。如果解決了電池和移動的問題，年營收可以達到1820億美元。各個行業(yè)也正在努力為迎接VR世代的到來而進行著積極地改革，其中內容的儲備便是最大的發(fā)展掣肘。

VR技術方面的發(fā)展方向是清晰明確，更快的計算速度、更高的屏幕分辨率、更完美的拍攝和拼接技法、更舒適的穿戴體驗、更低的成本等等，全球幾乎所有知名的數碼廠商都正在致力于研究這些技術?？梢哉f，在可預見的未來，VR技術一定會像人們預想的一樣發(fā)展，只要攜帶一副小小的眼鏡就能完全感受到高擬真度的虛擬環(huán)境。但是另一方面，VR內容的研發(fā)就不如技術那般目標明確。工具的快速進步導致了內容制作平臺極不穩(wěn)定，大家均在開發(fā)VR眼鏡和VR內容的制作工具，但是內容本身的制作卻無法因為設備和工具的不斷更新而全速跟進?？傮w說來，VR是一項技術為核心的革新，所有希望借用其技術進行自我提升的行業(yè)都需要各自籌備自己的內容以及內容的制作規(guī)范，這對于每個行業(yè)來說都是顛覆性的。目前不是每個行業(yè)都準備好了這種顛覆，很多行業(yè)都在試探性的進行一些內容創(chuàng)作，并希望通過這個過程獲取創(chuàng)作的規(guī)律。

近年來能夠讓人眼前一亮的技術很多，例如可穿戴設備、三維打印、智能家電等，但是真正能用好這些的技術的內容卻極其匱乏。這些技術和VR技術一樣，形式在快速發(fā)展，但是內容卻跟不上，無法突破特定領域應用到生活的方方面面?？梢娛袌霾⒉缓魡炯夹g，而是能夠應用技術的內容，技術革新固然重要，但是我們更應該把更多精力放在內容開發(fā)上。正如用戶購買電視并不是為了看電視的外殼，而是要看電視播放的內容一樣。絕大多數用戶不關心電視是如何接收信號如何成像的，而關心的是節(jié)目內容是否精彩。VR技術也是同理，廣大市場需求的并不是一堆先進的技術專利和昂貴的技術設備，市場需求的是這些技術一旦用于自身，自身所能感受到的身心愉悅。所以只要這些技術有了內容的支撐，就好比身體有了靈魂，甚至設備的價格也就不會讓人覺得昂貴了。以對VR接受程度最高的兩個行業(yè)——游戲和影視而言，鑒于其本身就是新興產業(yè)，無時無刻都在接收技術革新，所以他們對于VR的接收程度就較高，對于VR內容的制作就非常積極，相對融合度也較高。

二、VR內容產品設計的總體原則

總體來說現有的VR形式主要分為如下兩大類，VR視頻和VR交互軟件。兩類的主要差別就是在VR可視環(huán)境中主觀視角的坐標位置能否自由移動以及能否與虛擬環(huán)境中的對象進行交互。VR視頻由于是前期由攝像器材拍攝完成的，所以在觀看時不能再次控制器材進行運動，也不能與影片中的角色進行交互。而VR交互軟件（包括游戲）允許用戶與VR環(huán)境或者對象進行交互，并且在絕大多數軟件中，用戶可以使用操縱器對主視角進行位移控制。

對于內容設計而言共同遵循如下幾條原則：

1.強化代入感

普通的熒屏觀影，觀眾能夠明確的感覺到屏幕與他們的距離，大腦會清晰地意識到：“我是觀眾”。哪怕是類似《守望先鋒》那樣的第一人稱戰(zhàn)斗游戲，由于玩家依然能夠清晰地感覺到視角的邊界，所以依然讓人感到些許的疏離感。相對而言，IMAX的觀影體驗更能夠帶來較好的代入感，也正是因為其巨大的可視面積和3D眼鏡效果。但是VR提供的是一種完整的沉浸式體驗，用戶的眼睛耳朵被完全封閉在360度可以感受的球形虛擬世界中，所以VR在內容設計上必須讓用戶更多地感覺到身臨其境的效果。所謂沉浸式體驗，就是在虛擬世界中盡可能真實還原現實世界的視聽感受，在內容設計方面主要需要遵循如下幾個原則：1、提升虛擬空間可視范圍。由于VR設備支持全角度的觀察，因此如果當頭部轉到某些角度導致畫面缺失，便會讓觀眾喪失視覺上的代入感。2、增加屏幕刷新率。較低的屏幕刷新率會增加眼睛的疲勞度，科學研究當刷新率下降到60fps以下時，眼睛疲勞度明顯上升，所以目前影視領域已經逐步將刷新率提升到120fps以上。對于VR這種近眼觀測（屏幕距離眼睛20cm以內）的環(huán)境，刷新率更不能被忽視，主流的硬件廠商已經將VR設備的屏幕刷新率提升至90fps以上，所以在內容制作，特別是視頻拍攝過程中采用更高的視頻刷新率尤為重要。3、解決泛焦問題。目前所有VR內容產品，由于還無法精確定位眼球的對焦點，因此所有的視頻和游戲都是泛焦的，而泛焦不符合我們視覺觀察習慣。目前眼球定位的技術已經逐步加入旗艦級的VR設備中，在未來VR內容設計的過程中，視頻拍攝可能比較難做到任意變焦，因為拍攝時焦距已經固定，但是交互軟件的設計必須更好的考慮視覺對焦的體驗效果，才能營造更真實的視覺感受。

2.增加主觀視角

無論是看電影還是玩游戲，用戶肯定都幻想能成為主角。VR設備的優(yōu)勢是提供更多的主觀體驗，所以應該采用更多的第一人稱視角也就是主觀視角，而非傳統影視或者游戲的第三人稱視角，讓用戶深刻感覺自己就是主角。主觀視角在影視和游戲的畫面表達中能夠帶來沖擊力極強的視覺體驗，但是傳統的影視作品為了保證觀眾能夠接受到足夠的信息量，更多的還是采用了第三人稱視角，即攝像機視角。但是2015年9月上映的俄羅斯電影《硬核亨利》就嘗試打破了固定規(guī)則，全程以主觀視角進行拍攝，給予觀眾非同一般的視覺體驗，如果加入VR設備一定更具沖擊力。比之電影，數字游戲更青睞更多的主觀視角，絕大多數的競速、射擊、對戰(zhàn)游戲均支持主觀視角，可以給玩家?guī)砀鎸嵉挠螒蝮w驗。這類游戲本身就支持全景瀏覽主角周圍的全部場景和人物畫面，VR設備的引入一定會給這些游戲帶來更大的創(chuàng)作空間。

3.合理利用資源

按照傳統的平面顯示方式，我們看到的畫面最多只占全景面積的六分之一，電影作為視頻種類中最高級別的技術標準目前已經可以達到4k以上的清晰度。但是VR作為全景顯示，同時需要將整個環(huán)境球中的所有畫面渲染完成，如果還是需要保證4k同級別的顯示效果，那對于設備的圖形處理能力等于增加了6倍以上的運算量，這是是很大的考驗。所以在目前VR內容設計過程中，合理利用資源，做好資源優(yōu)化是核心工作之一，不然無論是電腦的運算速度還是傳輸帶寬都無法支持畫面流暢輸出。具體說來，視頻方面只能使用次一級的畫面精度，畢竟傳統影視作品已經將資源調用到極致了，如果同級別再增加數倍運算量是絕對不可能的，所以VR視頻為了合理利用資源只能比普通視頻降低畫面精度。對交互軟件而言，其美術資源的制作量是恒定的，但是VR同屏支持的多邊形數要求要明顯高于普通屏幕，這就要求VR交互軟件的制作者們盡量優(yōu)化美術資源，減少資源調入和渲染時間，才能提高VR交互時的流暢度。

4.充分了解真實的視覺習慣

我們真實的視覺習慣中蘊藏了很多小秘密，看似尋常但不可或缺。例如我們的眼睛向下看時是依托鼻尖來確定下方的空間感的，如果沒有了鼻子在VR虛擬環(huán)境中用戶的視覺就會變得非常的不穩(wěn)定，甚至產生不知道下方到底有多大的恐懼感。所以現在很多VR視頻或程序中都會給用戶“安裝”一個“假鼻子”用以定位下方空間。又例如在VR虛擬環(huán)境中，用戶看到自己正在快速運動的畫面，但是人的內耳前庭組織卻告訴大腦“你的身體并沒有在移動”，此時用戶就會產生眩暈感，目前無法很好的避免。除了VR設備在技術上加入動態(tài)跟蹤或者真實移動外，內容制作上避免連續(xù)移動，或讓用戶盡量駕駛載具移動，通過虛擬的面罩或者駕駛艙邊緣造成相對靜止的視覺感受，可以有效地減少眩暈感。類似這般的視覺習慣還有很多，我們必須在VR內容設計中盡量考慮才能更好的增加VR設備的用戶使用時間。

5.更多使用全景聲

現實世界中的聲音是來自四面八方的，在真實環(huán)境中我們通過對聲音信號聲壓差及時間差的判斷，可以較為輕松的判斷出它的位置。雖然音頻技術經歷了單聲道、立體聲、環(huán)繞聲幾個階段，但它仍然無法還原出和自然界完全一致的聲場環(huán)境。VR設備為了能夠營造更好的擬真效果，必須引入全景聲技術，以克服音箱放置始終在同一平面的弊端。全景聲給了聲音設計更大的發(fā)揮空間，主要表現在空間感的加強上。在過去的5.1環(huán)繞聲甚至7.1環(huán)繞聲，由于人耳對頭頂聲音定位的不敏感性，很難通過這種系統來獲得較為理想的頭頂聲像，而在全景聲系統里可以通過頂置揚聲器較好的完成。例如在戰(zhàn)爭題材轟炸的場景當中，飛機的盤旋聲、地面爆炸聲、周圍人們的喧囂聲等細節(jié)，可以通過分別放置在頂置音箱、環(huán)繞音箱等通道來實現較好的效果，這正是VR全景還原要求的一個重要組成部分。目前全景聲技術還主要應用在大型影院中，但是逐漸在向家庭使用中發(fā)展，VR內容產品也將更多的使用這一技術。

三、對于VR內容產品設計的具體要求

VR視頻和VR交互軟件是VR發(fā)展的兩個重要分支，對于內容產品的設計的具體需求也有著明顯的不同?？傮w說來，VR視頻無法進行交互，著重體現全景視頻的視域和自由的觀察空間，VR交互軟件注重體現虛擬世界對于真實世界的還原和超越。

1.VR視頻內容產品設計的要求

（1）全新的鏡頭語言

傳統電影中，觀眾的視角是由攝像機決定的，最后由哪些畫面連接起來構成故事則是由導演決定的，整個過程中，觀眾是被動的、沒有存在感的。戲劇里所謂的“第四面墻”，說的就是這種時空上的存在感，你永遠不可能跨越這面墻與電影主角產生聯系。但是VR技術的誕生開始打破了這道界限，好萊塢著名導演史蒂文·斯皮爾伯格（StevenSpielberg）被參訪如何看待VR技術時回答的原話：“我認為VR非常危險，是因為它給觀眾提供了360度的觀看場景，這樣一來，導演如何‘講故事’就成了大問題?！碧摂M現實絕不僅僅是360°視頻，它更強調觀眾的在虛擬空間中的位置。當把自己代入成影片中的一個角色后，觀眾會不由自主地要求接受更全面不間斷的音畫訊息，那鏡頭語言的特性就無法發(fā)揮了。眾所周知，傳統電影是通過鏡頭語言講故事的，講的是導演安排好的故事，但是一旦VR介入電影，觀眾就會看到整個電影虛擬世界的全部，那故事如何發(fā)展就由不得導演了。因為如果觀眾代入了一個角色，那他所看到的畫面應該是線性的，一鏡到底的，那傳統意義上鏡頭語言的概念將不復存在，這就勢必催生出新的鏡頭語言。

（2）善用游覽或運動鏡頭

無論VR視頻最終能否形成電影的概念，但是有一點的可以肯定，用戶體驗VR視頻更多的是希望獲得平時無法獲得的視角，由于用戶的各種客觀限制，無法獲得很多現實世界中奇妙的體驗，例如無法駕駛戰(zhàn)斗機、無法從事極限運動、無法游覽世界奇觀等等。但是由于人類與生俱來的好奇心，所有用戶都渴望獲得與眾不同的體驗。而絕大多數驚奇的體驗往往都是在運動中產生的，現在絕大多數用戶愿意體驗VR產品正是因為進入虛擬世界后可以嘗試平時無法嘗試運動，所以VR視頻的拍攝設備不能簡單固定位置拍攝，而應該更多的使用游覽或者運動鏡頭。目前為止VR全景拍攝設備體積都較為笨重，要靈活操控這些設備進行運動是個不小的挑戰(zhàn)。

（3）演員表演難度加大

在VR視頻拍攝的過程中，為了模擬第一人稱視角，主角往往會被一個攝像器材所代替，或者角色在眼睛的相同位置佩戴可以移動的攝像設備。如果是攝像器材代替主角，那與之演對手戲的演員就需要進行大量的無對象表演，這對于演員的演技是不小的考驗。如果是演員頭部佩戴攝像設備負重拍攝，那一方面目前的全景拍攝設備重量不輕體積不小，要帶著它全程摸爬滾打，對于演員身體素質要求很高，另一方面拍攝設備并不能百分百貼合眼球位置，所以在拍攝過程中還需要演員利用錯位、擺拍等方式來模擬人眼與周邊環(huán)境的相對關系，拍攝過程需要反復調試。所以與觀眾輕松觀影形成鮮明的對比，VR視頻的拍攝需要演員付出更辛苦的勞動才能達到完美效果。

2.VR交互軟件內容產品設計的要求

（1）增加突發(fā)事件

VR交互軟件（包括VR游戲）是目前VR技術最能一展所長的領域。各種娛樂性的交互軟件都以突發(fā)事件作為主要的用戶樂趣來源，用戶通過觸發(fā)突發(fā)事件→解決突發(fā)事件，獲得驚→喜的情感體驗從而獲得樂趣。目前在主流的交互軟件中，用戶絕大多數時間都在扮演著旁觀者的角色，操控著虛擬世界中的一切，而軟件設計者通過加入突發(fā)事件“為難”用戶。由于現在交互軟件視覺代入性還是略差，用戶在突發(fā)事件觸發(fā)后，用戶往往是以旁觀者的心態(tài)進行觀察，以“上帝視角”從容調度，最終解決問題。然而VR技術介入交互軟件以后，用戶這種旁觀者的姿態(tài)將被徹底打破，用戶在虛擬世界中扮演視覺和聽覺均受限制的主角，對于外界的每一點刺激均會非常敏感，所以更多的添加突發(fā)事件，給予用戶主觀視角上的驚喜顯得尤為重要?？傮w說來，VR交互軟件的沉浸式體驗需要更多的突發(fā)事件，否則無法和VR視頻進行區(qū)分。

（2）更好的可操控性

目前VR設備的交互形式主要有如下幾種，眼鏡上的簡單按鈕式、通用的游戲手柄式以及專門針對手部優(yōu)化的感應器式。出于成本和便捷考慮，很多VR設備都是自帶簡單按鈕的，但是我們相信最終的交互形式一定能夠100%的識別手部甚至全身的運動。目前價格較高的主流VR設備都帶有手柄，目前手柄的操作還不能完全識別手指的緊密運動，所以例如扔球撿東西這樣的動作，大腦給出的信號是控制張弛手指肌肉，而實際手柄操控需要的動作是按按鈕，如果用戶真的松開了手指，那被扔出去的就是手柄了。這是非常破壞沉浸體驗的一種情況，因為此時用戶大腦會立刻反應過來，我不是真的處于虛擬世界中，而是需要通過按鈕來操控自身。因此如果需要進一步提升VR設備的可交互性，勢必在內容上提升產品和操控設備的匹配度，并且隨著硬件的逐步進步，提升產品的整體可操控性。

VR獨特的技術環(huán)境帶來了內容制作的大變革。這樣的變革需要重新定義一個完整的內容制作體系，這個體系從影視和交互藝術中逐漸剝離整合而出，遵循特有的設計原則，總體說來就是增加代入感、優(yōu)化交互操控、提供非凡體驗。隨著VR設備逐漸升級穩(wěn)定常態(tài)化，這個體系也會逐步固化下來，形成更為豐富完善的原則系統。

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中國傳媒大學南廣學院）