三分钟教你认清XR／VR／AR／MR

　　从平面媒体到广播，电视，电脑，智能手机再到现在的虚拟现实设备。科技在时间和空间上不断解放人类。

　　本篇文章将针对21世纪最有发展潜力的XR概念对读者进行一个生动有趣的介绍，也会对XR在电影里的应用做一个简单的探讨。

　　《星球大战》早期的全息投影？

　　《黑客帝国》里的脑机接口？

　　《阿凡达》里的化身技术？

　　——以上在科幻电影频频出现的人机交互内容、方式、和效果的革新，均是我们说的XR。

　　再造一个世界始终是人类的梦想，人们以存在哲学为理论基础，发展虚拟世界的理论、技术和伦理。

　　如今，图形学、多媒体、人机交互技术、脑科学的发展给虚拟世界的降临铺平了道路。

　　▲ 交互方式概念图 / 来源：北大讲座ppt

　　Accenture的内容总监Rori Duboff认为XR，延展实境（Extended Reality）不仅覆盖了完全现实和完全虚幻之间的光谱，更能让这些技术统称为一个内容范围。

　　简单来说，XR=VR/AR/MR。

　　▲ 图解XR，AR，MR，VR的关系

　　模拟现实强调营造虚拟世界，让用户与真实世界隔绝。

　　——比如电影《头号玩家》，主角通过佩戴VR头盔进入虚拟世界。现实世界的等级制度在虚拟世界里全部重新洗牌，就算你在现实中是一个挣扎在社会边缘的失败者，在“绿洲”里也依然可以成为超级英雄。

　　▲ 《头号玩家》海报

　　增强现实强调在真实世界中叠加信息。

　　——在《黑镜：圣诞特别篇》里，出现了“屏蔽”技术。不喜欢一个人，可以屏蔽他。这样，你们就再也看不见对方，也无法打电话、写信。甚至你看到电视机上的她和照片上的她，都只有一团模糊的影子。你的整个世界都会和她绝缘，直至她死掉。

　　▲ 黑镜截图/北大讲座ppt

　　标题示例MR：混合实境合并现实和模拟世界。产生新的可视化沉浸式交互环境。混合现实将是VR技术的终极目标。

　　——几乎每个科幻电影里都有使用的MR技术，如今市面上最好的设备能达到MR的一些效果的是微软的HoloLens。

　　▲HoloLens的商业广告

　　（当然，许多时候这些概念之间会有重复。）

　　梳理完XR概念之后，接下来介绍的是一部VR全景照片或者影片的基本制作流程。以下是拍摄VR全景照片和视频的设备。

　　多镜头拼接全景相机

　　▲ 来源：北大讲座ppt

　　双鱼眼镜头实时拼接

　　▲ 来源：北大讲座ppt

　　单镜头手动拼接 （用手机拍摄约莫50张球形面的照片后使用PtGui等软件拼接）

　　然而，仅仅进行2D图片的拼接，因为没有深度关系，观众在欣赏全景图片或者电影的时候会感到十分眩晕。我们如何3D深度信息重建呢？

　　▲ 来源：北大讲座ppt

　　要解决这个问题，我们可以通过具有视角差的双镜头拍摄来恢复物体的远近关系，重建3D深度信息。

　　▲ 来源：北大讲座ppt

　　1962年 Sensorama：这是一个专门设计过用来感受VR的固定设备：具有三面显示屏，联动椅子和固定的操纵杆。他使用了3D显示器、一些风扇、气味发生器以及振动椅。

　　▲ 固定VR显示器设备/北大讲座ppt

　　1968年Sutherland：计算机图形学之父Ivan Sutherland设计了首款头戴式显示器（HMD：Head Mounted Display）；因为它也可以用来显示带有线框的三维房间，被认为是AR和VR的第一个组合显示器；具有头部跟踪功能；但是因支撑杆高悬头顶，被戏称为“达摩克利斯之剑”

　　▲ 首款头戴式头盔/来源：北大讲座ppt

　　1987年 VR概念提出：Jaron Lanier，计算机科学家、哲学家和音乐家，虚拟现实之父提出了虚拟现实概念：利用电脑模拟产生三位虚拟世界，并向使用者提供视觉、听觉和触觉等感官模拟；Lanier在微软负责Hololens的开发，建立了Kinect游戏系统。

　　▲ 虚拟现实之父——Jaron Lanier/来源：北大讲座ppt

　　1995年任天堂发布的虚拟现实主机Virtual Boy：这是游戏界首次对虚拟现实的尝试。但思维太过超前，仅在市场生存6个月就销声匿迹。

　　▲ 任天堂Virtual Boy的设备以及游戏场景/来源：北大讲座ppt

　　2012年google glass是沉寂多年之后新的vr/ar设备；它基于安卓操作系统；主要功能是通过gps定位和摄像头识别现实世界场景，叠加现实与信息界面。

　　▲ 佩戴谷歌眼镜的一天/来源：北大讲座

　　在这之后，VR风潮流行。游戏和观影头盔也在飞速地更新换代，从原来需要背着电脑主机行走到现在面向广大消费者便捷的一体式头盔。

　　其中两款头盔对于打开大众市场起到了很重要的作用：1. Google Board，价格仅为200人民币的VR头盔可以观看VR影片，进行简单交互，也拥有一系列的应用商店作为配套。2. Oculus GO/小米VR一体机，价格为1499人民币。采用移动处理器，无需PC；具有2K分辨率，72Hz高刷新率和3DoF无线手柄。与Google Board相同，也拥有自身的应用商店构建内容生态（比如VR巨幕影片，全景影像，游戏等等）。

　　近五年来设备更新飞快，如今最新款是Vive的Cosmos系列。

　　▲ Htc Vive Cosmos系列商业广告

　　2016年第70届戛纳电影节首次展映VR短片。电影节期间间，执导过《荒野猎人》的墨西哥导演亚历杭德罗·伊尼亚里图带来了6分半钟的VR短片《肉与沙》，戛纳电影节艺术总监蒂埃里·弗雷莫此前表示：“VR不再是单纯技术手段，已成为了一种艺术。”

　　▲ 《肉与沙》海报

　　而在戛纳之前，威尼斯电影节、圣丹斯电影节、翠贝卡电影节等久负盛名的国际电影节，也都先后设立了官方的VR竞赛单元。

　　▲ 戛纳电影节XR影展海报

　　2020年由于疫情影响，定于5.12日的戛纳国际电影届遗憾缺失。与此同时，戛纳电影市场宣布转为线上交易，戛纳XR也已经采取革新放映形式，携手VeeR举办了360VR沉浸影像展（VeeR 360 Cinema）。如果不带VR头盔的话，移动手机便可以欣赏到各个角度的画面，如果购置头盔，最基础的款式（淘宝150元左右）便可以观看VR影片。

　　▲ 2020年戛纳电影节VR线上颁奖 / 来源：毒眸

　　研究公司Omdia的高级分析师George Jijiashvili此前曾预测，全球范围里的VR设备的数量将从2019年的1310万到2024年底增长至5550万。

　　这个数据对于VR领域内部来说，是一次巨大的增长，但我们将其与智能手机进行比较，就会发现这个增长速度还是十分有限，并没有覆盖到大多数消费者。而VR内容又无法走进传统影院，只能依赖线下的VR体验馆或者展映等渠道进行正常的播映。

　　戛纳XR计划负责人Elie Levasseur，将戛纳XR比拟为行业的孵化器和加速器，认为在VR没有一个成熟市场的情况下，这能够助推整个VR行业发出更大的声音。

　　当然，这一开拓阶段仍需要花费一些时间。行业不会马上爆发，但一直都在增长。因此无论从普及VR/AR内容还是提升行业商业价值，都需要一些时间去推动。而Elie Levasseur也非常有自信地表示，VR最终一定会成为一种大众市场。

　　对于电影创作来说，XR的发展所带来的好处不仅仅局限于创造观众目前需要佩戴VR显示器进行交互的电影，也能为普通2D、3D电影的创作带来巨大效益。比如，在之前文章里详细介绍分析过的混合现实技术的绿幕拍摄，LED屏幕与游戏引擎的结合：

　　This is the way-曼达洛人虚拟拍摄幕后(一)This is the way-曼达洛人虚拟拍摄幕后(二)This is the way-曼达洛人虚拟拍摄幕后(三)初探虚幻引擎5

　　Reference:

　　陈斌（2020），北京大学暑期学校虚拟现实创作课程讲座第一和第二堂课PPT。

　　张娜（2020），没想到，我们竟用这种方式“参与”了戛纳电影节，毒眸。

　　编辑 / Marie利

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