基于成像及观影实验的VR影视语言变革解析
严宇桥+刘莉源
一、 研究背景
2014年Facebook收购虚拟现实技术公司Oculus之后，全景视频、虚拟现实影视创作随着移动互联网和计算机技术的飞速发展再次成为热点，在中国尤为显热。然而，从真正产生的效果来看，VR的话题性显然高于了它本身带来的影视变革的实用性，很多VR创作甚至沦为了一种噱头，这也导致2016年从上半年的“投资热”“VR元年”到下半年就出现了资本撤出，一些以VR影视为卖点的VR影视公司倒闭的“寒冬”悄然而至。当再次回头理性思考2016年的这样一波浪潮，可以看出这种新技术对于影视行业所带来的混乱、冲击和挑战。
正如有声电影第一次出现在影视行业中一样，从创作者、观众到理论家，一时间都没有作好视听语言方面的技术和艺术研究准备，VR也是如此。真正认识到VR技术在影视中带来了什么样的挑战和颠覆，它的影视语言体系和观看模式会对观众产生怎样的影响，在观众的反应中会产生什么样的变化，以及它的技术局限性和新的可能性，是理性思考新技术可能带来的变化的第一步。
二、 研究综述及假设提出
从影片内容角度看，在国内已有的VR影视原创平台可以发现，VR的视频内容五花八门，所使用的拍摄方法也是各不相同，这就导致了VR视频拍摄良莠不齐的局面。国内有相当一部分VR导演连VR成像的原理都无法准确描述。因此对于全景影视拍摄的准则和語法体系构建的需求越来越重要，基于实证研究总结出一系列在现有技术下的VR影视创作原理势在必行。
当前，VR影视创作的最大问题之一，是指导性创作理论的缺乏或者错误。因此，本课题正是基于这样的问题对于现有的一些未解决或不明确的问题提出假设，并以实验来验证这些假设。
争议1：VR理想状态下是否是一个完全开放的成像空间？
假设1：理想状态下VR的成像空间是封闭的，有拍摄界限。
争议2：VR片中基本不能够有干扰物的存在，且不能靠太近，否则会引发严重的畸变。
假设2：在满足某些条件下，VR的干扰物在一定程度上可以被允许；会产生畸变的距离有一定范围和标准，而且是一个变量。
争议3：VR的生理不适感来自于VR电影本身。
假设3：VR的生理不适感与内容或者某些技术参数相关，而这可能产生一些挑战或是机遇。
争议4：视觉冲击力越大，沉浸效果越好。[1]
假设4：沉浸效果的确和视觉冲击力有关，但也受其他心理因素影响。
争议5：VR既然是全景影视，是否应当将全部内容展示给观众？
假设5：应当发挥全景影视的优势，但也应注意传统影视中悬念的重要性。
根据以上5条假设，调研组从成像的物理属性和观众的心理变化角度设计了不同的实验，并结合理论进行验证。
三、 实证研究报告及研究结果
（一）VR成像效果实验
1. 实验摘要
本实验从VR影视自身相比于传统影视的物理属性变化入手，通过对于VR成像原理，拍摄界限以及生理不适感的3个实验，探索VR拍摄可能需要遵循的，不同于传统影视语言的表达方式和视听语言，从而对于拍摄提供指导性意见。
2. 实验目标
（1）VR摄影中，是否由于鱼眼镜头的原因会出现形变现象；如果有，形变的临界值是多少？
（2）VR拍摄是否可以容忍干扰物的存在，以及临界值。
（3）VR影视自身的成像原理和成像形状是什么？与传统影视有哪些不同？
（4）器材限制下减少不适感的拍摄方法。
3. 实验方案设计
（1）实验器材
①INSTA 3604K BATA 全景摄像机。
②暴风魔镜小D等不同视场角VR头显。
③相机三脚架一个，高度为1.6m
④卷尺，计算器。
（2）实验被试
共8名，年龄为19-21岁，未接触过VR视频。
（3）总实验方案
（4）实验原理
三角函数、构图原理、以及鱼眼镜头形变原理。
4. 实验示意图
5. 数据结果与分析
根据测量和计算，得出使用96°视场角的设备观看时，成像形状，VR被摄物的明显形变距离随角度的变化以及不同设备视场角下干扰物和感知的关系如下：
如图2所示，VR摄像机的放置点为O点，则VR的360°成像范围就是以O为球心的球体内部。在理想状态下（无遮挡物，摄制和播放设备的分辨率无上限），半径线段OB的距离应该等于全景摄像机所能够成像的最远距离，设其为x。由于人眼的理想可识别范围在4km左右，在佩戴头显的可视状态中，OB就是人眼能看到的最远距离。当x≥4km的时候，OB≈4km；当x<4km的时候，OB=x。在OB范围内，某个方向上的直线有遮挡物时，视距就等于遮挡物与相机的距离。
眩晕速度和时长测算结果：
全片眩晕时长临界值：15分钟。
镜头切换率极限值：6个/分钟。
6. 实验结论与假设论证
根据三个实验的数据成果，结合相关影视理论，做出如下分析：
（1）立体成像与景深镜头
由于是360°全景拍摄，VR拍摄的成像范围就从二维的轴平面限制变成了三维的，扩大了好多倍的轴空间。观众的观看就从平面过渡成为了空间纵深的思维，因此创作者也应该转换思路。当前不少人认为的“VR是一个无限延伸的拍摄空间”的观点实际上是有问题的。和传统电影的画面限制或者取景框限制一样，实际上VR电影的成像也并不是一个无限延伸的空间，而是封闭的球体空间。因此，VR相比于传统摄像机有天然的在空间坐标系下的优势，在立体空间内的前后景之间的关系和场面调度就显得尤为重要。
因此，在立体成像和景深镜头方面得出如下结论：理想状态下，VR拍摄是一个成像是一个立体的，封闭的球体成像空间，拥有天然景深镜头的优势，VR的叙事适用于空间强调度高的影片。
（2）干扰物的允许度
在实验2中表明，在人不作出转动时，人两眼的重合视阈为126°，但是在VR状态下是124°，即∠α=∠EPH=124°；水平方向人眼的注意力视阈为36°，而在VR状态下是38.7°。在这样的一个曲面为边界，立体的视域范围内，有关景物的前后景搭配就必须重新构建，更应该注重的是场景和景物之间和关系以及视觉敏感区内外之间的关系。
VR并非完全无法构建出画外空间或者画外操作，更不是必须全部排演完一次成型，在观众的视野之外仍然大有可为，但是前提是“视线引导”必须有效。依靠相当强烈的视觉或剧情冲突，一定时间内观众不移动头部的保证下，视域外的空间就可以进行操作，诸如场面/演员的调度，灯光光源的布置等。
（3）成像形变的范围
由于VR摄像机本身的广角镜头限制，导致被摄物体不能离摄像机过近，否则会出现形变。在实验1中，形变距离随被摄物离主视线角度的增大而增大。而在96°的视场角范围内，随着观众头部的转动，162cm以内的被摄物体都可能会产生明显的形变，因此这个范围内不应放置于情节联系过于紧密的被摄物体或演员。
（4）镜头时长、运动速度和长镜头
实验3表明，VR另一个成像方面的挑战就是单镜头和电影总长度问题。由于VR的全景沉浸式效果，观众需要对于新进入的场景有适应时间，因此每个镜头不能够过短。观影的眩晕感和镜头切换速度和镜头运动速度成正相关，切换和运动必须控制在临界值以内，且无体感的单纯极限运动镜头会导致眩晕。
这时，VR天然的长镜头优势就体现出来。[2]例如BBC推出的一系列动物全景纪录片，就是将摄像机隐藏在自然物体之内，和上个世纪中叶流行的直接电影纪录片异曲同工之妙。[3]在这种状况下长镜头理论在未来的VR创作领域或许有更大的指导优势。
（二）基于心理学原理的沉浸度体验实验
1. 引言
通过观察法、问卷法和访谈法对虚拟现实的观影体验进行实证研究，并与传统电影观影体验的比较，在通过量化研究的基础上结合心理学原理与传统影视影视理论的逻辑进行分析和探索，分析虚拟现实电影体验创新性如沉浸度等和局限性如不适感等，并和传统意义下的影视理论进行对比分析，从而达到质化研究的目的，力求为VR影片的叙事手法方面给出一些建议。
2. 研究方法
（1）被试
23名北京师范大学本科生，年龄18-26岁。
（2）实验材料
①VR设备及影片
头显为暴风魔镜“小D”，配套“暴风魔镜”APP使用，观看的影片分为三类：过山车类（疯狂恐怖过山车）、惊悚类（丧尸出笼）、高空俯视类（俯瞰珠峰），均为暴风魔镜APP中的影片，三类影片时长均为3-4分钟。
②问卷
本研究中的问卷主要分为两个部分，其一，测量个体在VR观影中沉浸情境中的程度；其二，测量个体在VR观影中是否有产生头晕、恶心、心跳加速等不适反应。
诸多理论研究显示VR观影具有高度的沉浸感，本研究结合心理学中的“心流”理论，对沉浸感的概念和行为表现进行了拓展，并给出了一些可以量化的、可以外部观察到的指标。沉浸感问卷的编制以Jackson（1996）等编制的沉浸体验状态量表（Flow State Scale）為基础[4]，用于在不同情景中沉浸体验的测量。[5]卷中的沉浸感分为6个维度：感受到挑战且能战胜、时间感丧失（时间过得块或慢）、情景对个体的控制感（跟随情景的情绪变化、动作变化等）/集中注意力在影片上、强烈想要做某事的欲望、做出行动与意识的结合（符合场景的运动但个体主观意识不到）。
（3）实验流程
被试按照过山车类、惊悚类、高空俯视类的顺序观看三个影片，在观看过程中，实验员会对被试的动作进行录影。观看完毕后，被试填写“沉浸感与不适感问卷——被试版”问卷，并由实验者对其进行一对一的访谈，访谈过程中实验员录音且适当记录。
3. 研究结果、假设论证与分析
被试量表和数据结果如下图：
（1）沉浸感
①挑战与技能的平衡：调查结果表明，大多数（66%）的被试在观看虚拟现实影片的过程中觉得自己遇到了挑战，主要是来自惊悚恐怖类的电影（73.3%），被试在看该类影片时，被试的主动探索行为增加，虽然遇到了挑战，但是该挑战也足够引起被试的好奇心，从而获得沉浸感。
②行动与意识的结合：70%的被试认为自己在观影过程中应该做出了一些符合场景的动作，虽然自己当时完全沉浸在电影情节中没有注意到。
③情景对个体的控制感：74%的被试认为情景有一种将自己代入其中的力量。访谈中，17名被试报告情景能够使自己感受到身临其境，17名被试中有10人报告：色彩分明的影片代入感更高；有5人报告：惊悚恐怖类的代入感更高，因为有情节的牵引，以及音效的设置使效果更逼真；剩余的2人报告：类型一即过山车类的代入感比较高，但是因为少了真实场景声，一定程度上影响了体验。
④时间感丧失：绝大多数被试（81%）认为观影的时间过得很快，剩余19%的被试认为观影的时间过得很慢，但认为时间过得很慢的被试在访谈中报告是因为第二个僵尸的场景太过逼真，想快点结束，就觉得时间过得慢特别难熬，但究其本质，是沉浸感强导致的恐惧心理，因此该体验也从反面证明了VR观影会产生强烈的沉浸感。
⑤自动化目的的体验：74%的被试表明自己在观影过程中有强烈地想做某事的欲望，在访谈中，有2名被试报告说有强烈地观察周围全貌的愿望，有2名被试说在观影过程中有强烈地想去坐过山车或者想去旅游的欲望，被报告得最多的欲望是在观看惊悚恐怖类影片时，有想躲避僵尸、想摘下头显或者自卫的强烈欲望。
（2）不适感
超过半数（60%）的被试报告了在VR观影过程中存在不同程度的不适感，不适感包括生理上的眩晕、恶心，也包括心理状态上的恐惧情绪、突如其来的惊吓等，根据访谈结果，将引起被试观影过程中产生不适感的原因总结如下：
观影设备：头显过重、手机膜有碎裂等。
影片的物理特性：画质模糊无法对焦、镜头切换过快（如俯瞰珠峰景色时镜头和视点总在切换）
影片内容：惊悚恐怖镜头真实感过强、过山车的加速转弯与俯冲、缺少与影片场景相匹配的细节（如过山车耳边的风和嘈杂人声）从而缺乏代入感与真实感、突如其来的惊悚情节
（3）分析与总结
基于上述实验，我们总结出了影响VR观影体验的一些重要因素，以及可以用于指导拍摄的建议，可分为以下三类：沉浸感、视角和视点、影片内容。
①沉浸感：封闭空间拍摄的观众沉浸度总体高于开放空间、声音引导的效果总体强于字幕引导。在研究中，我们发现喜欢“僵尸出笼和鬼片”的被试达到了78.9%，且在这些被试中，绝大多数被试（90%）喜爱该影片的原因是其营造的封闭环绕式的空间和灯光明暗的设置比大开放视角更有身临其境的感觉，由此可见封闭空间拍摄的观众沉浸度总体高于开放空间。同时有83%的被试报告说是因为僵尸的声音或驾驶员声音引导他们进入场景，其效果远远强于字幕，因此音效的设置和与情节的匹配也至关重要，
②视角和视点：其一，虽然我们都知道在第一人称视角下，获得的观影效果最为真实，最有代入感和沉浸感，但观众进入场景后的心理适应是需要过程的，需要注意的是场景、环境和情节的综合效果应符合绝大多数观众的心理假定，否则会产生抽离感。其二，单片内，视角和视点的频繁切换会导致出戏。
研究中，被试刚开始由于不适应VR的观影方式会出现反应迟钝的现象，如调整瞳距、适应头显重量、探索场景全貌、适应光线等问题，而调整上述问题所花费的时间为30s-90s，之后被试才会出现符合影片情景的语言动作等。因此为了缩短这个调整时间，场景、环境和情节的综合效果应符合绝大多数观众的心理假定。再者，关于视点的频繁切换：有23%的被试报告说，“俯瞰珠峰”的影片，因为其视点总在变化，导致的景色错综复杂，没有逻辑，因此会产生晕眩的感觉，无法做到第一视角与自我认知的结合。由此看来，VR影片在拍摄时，也应注意单片内尽量避免视角和视点的频繁切换。
③影片内容：其一，冲击力和产生的注意力吸引效果在一定范围内成正相关，但超过此范围后，如果冲击力过大反而会出现抽离感，互动感会大幅度降低。其二，单镜头角度下，vr电影需要给观众留出一定的探索空间，留出悬念。
斯拉沃热·齐泽克指出，“如果在现实场景中人发现如果有什么东西不可承受，人的意识会将这种场景虚构化，认为所看到的并不真实。”这在VR影片中的表现就是在观看过程中，如果观众在“本我”阶段匹配不成功，或者是在“自我”塑造后第一人稱主人公所做的行为和选择并不能够被观众长期以来形成的价值观，道德观等“超我”匹配，这时观众的心理就会被抽离出来。[6]这种情况下，个体受到的冲击力过大，反而产生了抽离感，互动感降低。
另一个在电影内容上VR的叙事特点即为悬念感的大幅度增加。有17%的被试报告说在观影过程中，有想探索环境全貌的强烈欲望，从被试摆头的动作及频率来看，这种探索相当有吸引力在VR的表现过程中，可以让观众通过转动的方式而自行发现这种悬念，这种期望式悬念会更加明显。另外，“你背后有人”的经典潜意识恐惧例子也更加能够增强悬念惊悚效果。[7]
结语
根据实验的数据结果和理论分析，结合课题假设，得出以下七条VR影视创作视听语言的结论性命题，以期对于VR影视拍摄提供参考性建议：
1. 理想状态下，vr拍摄是一个成像是一个立体的，封闭的球体成像空间，拥有天然景深镜头的优势。vr的叙事适用于空间强调度高的影片。
2. VR电影可以在片场放置干扰物或者制造画外空间，前提是VR影片能够做到使观众对空间内某一事物产生关注。这种关注可以用声音或者事件来引导。相机到此被摄物体连线的124°之外是干扰物允许存在的区域，而188°之外是安全范围。但是在被引导的“主视线”的38.7°以内是禁区，干扰物在此范围内出现会被注意到。
3. 离相机过近的区域会产生形变，因此不能放置与情节联系过于紧密的事物，尤其是距离相机162cm以内。
4. 封闭空间拍摄的观众沉浸度总体高于开放空间。声音引导的效果总体强于字幕引导。
5. 观众的观影效果和视角即拍摄位置有关。在第一人称视角下，场景，环境和情节的综合效果应符合绝大多数观众的心理假定。冲击力和产生的注意力吸引效果在一定范围内成正相关，但超过此范围后，如果冲击力过大反而会出现抽离感。
6. 单片内，视角和视点的频繁切换会导致出戏。在单镜头角度下，VR电影需要给观众留出一定的探索空间，留出悬念，否则互动感会大幅度降低。
7. VR电影有天然的长镜头优势。观影的眩晕感和镜头切换速度和镜头运动速度成正相关，切换和运动必须控制在临界值以内，镜头的垂直运动眩晕感总体高于水平运动。无体感的单纯极限运动镜头会导致眩晕。
VR是一场革命，在影视领域带来的颠覆性和新的可能性不亚于之前任何一次影视技术的革新。这对于影视工作者来说是严峻的挑战，也是巨大的机遇。通过实践和总结，探索什么样的电影适合拍VR，不断地完善视听语言，创新拍摄方法，是当前VR影视不论是实操和理论都孜孜以求的方向。
参考文献：
[1]李若男.新媒体背景下VR技术对电影的影响及作用研究[J].中国传媒科技，2016（11）：42-43.
[2]郝巍东.VR与影像记录的融合研究[J].当代电影，2016（10）：82-85.
[3]邱嘉秋.中国首部VR新闻纪录片《山村里的幼儿园》创作全录[J].传媒评论，2016（4）：24-25.
[4]Jackson S A，Marsh H W.Development and validation of a scale to measure optimal experience：the Flow State Scale.[J].Journal of Sport & Exercise Psychology，1996，18（1）：17-35.
[5]李成龙.大学生学习沉浸体验的实证研究[D].天津：天津师范大学，2015.
[6]李梦娇.希区柯克电影悬念设置中的精神分析学研究[D].福州：福建师范大学，2015.
[7]江逐浪.探析VR作品对电影中隐含作者的影响[J].当代电影，2016（12）：127-130.
