基于VR&AR技术的互动影视动漫探究
摘要：互动电影的特点就是要让观众成为电影里的角色，观众不仅可以和电影中的其他角色和事物进行互动，而且还能影响剧情的发展。传统的电影拍摄方式并不能满足互动电影的要求，传统电影的数字化拍摄和全高清数字放映方式的突破也是计算机技术发展的必然趋势。互动电影也称第三代电影，其核心原理是通过“计算机程序”“互动控制器”和“数字影片”的有机组合来实现让观众与“电影”的“互动”观影体验。第三代电影时代，观众不再被动的观看单线程影片，而是可以通过互动环节参与到电影剧情的发展中去，电影的情节也随着观众互动的结果而改变走向，故而产生了多线程的电影情节结构，大大增强了电影的娱乐性。增强现实技术的发展和虚拟现实技术的成熟让互动电影成了可能（特别是3D动画技术的快速发展更是推动互动电影创造性变革）。采用增强现实和虚拟现实技术对电影内容特别是基于动漫的互动电影进行实时渲染是第三代电影的主要生成方式。
关键词：电影 互动数字 第三代
一、互动电影的发展现状
互动电影也称第三代电影，其核心原理是通过“计算机程序”“互动控制器”和“数字影片”的有机组合来实现让观众与“电影”的“互动”观影体验。第三代电影时代，观众不再被动的观看单线程影片，而是可以通过互动环节参与到电影剧情的发展中去，电影的情节也随着观众互动的结果而改变走向，故而产生了多线程的电影情节结构，大大增强了电影的娱乐性。
大约早在二十年前就有人提出过互动电影的概念，但由于硬件系统发展的限制和其他因素，互动电影技术发展缓慢，至今互动电影也没有真正做到“互动”的概念。目前所谓的互动电影都以“4D”“7D”或“9D”为噱头，仅仅是在传统的3D立体电影基础上增加可运动的座椅，或是配上吹风、闪电、散发气味等效果。这在一定程度上的确可以提高观众的参与感，但这并没有让观众参与到电影中去，观众既不能与电影中的角色或事物产生互动，也不能影响电影剧情的发展，这离正真意义上的互动电影相差甚远。
在互动电影的发展过程中，曾经有将电影的故事情节做成多个分支，观众可以进行选择故事按照怎样的剧情进行发展的做法。这种方式的互动电影并没有发展起来，因为在观看电影的过程中，怎样让观众选择剧情分支是个问题，并且观众只是在有限的剧情分支中来进行选择，并没有真正的参与到电影中去。现在，大多数互动电影是让观众每人配置一把光线枪，电影播放时，电影屏幕上可以看到每位观众的瞄准器，观众与电影的互动就是用光线枪消灭电影中出现的对手，事实上更像是可多人同时参与的游戏而不是电影。市面上也有使用头戴式显示器的互动电影的体验系统，但目前国内大多数这种互动电影体验系统内容制作都比较粗糙，并不能称之为电影，更不是真正意义上的互动电影。
基于动画的互动电影的模式形成，将有望推动我国在这一领域的国际领先性。中国近年来3D电影特别是3D动画电影快速发展，精品呈现，已经在技术与影视艺术的融合创作取得突破性进展，并取得较好的经济效益和社会效益。
二、虚拟现实和增强现实的交互技术
互动电影的特点就是要让观众成为电影里的角色，观众不仅可以和电影中的其他角色和事物进行互动，而且还能影响剧情的发展。传统的电影拍摄方式并不能满足互动电影的要求。增强现实技术的发展和虚拟现实技术的成熟让互动电影成为可能。采用增强现实和虚拟现实技术对电影内容进行实时渲染
是第三代电影的主要生成方式。
增强现实和虚拟现实技术的发展同样使3D图形引擎获得了巨大的进步。当今世界最先进的3D图形引擎之一的虚幻引擎4发布了多个演示并公开资源包来展示虚幻引擎4的实时渲染能力。在2013年SIGGRAPH上，Epic公司展示了采用虚幻引擎4制作的实时渲染演示《Infiltrator》。特别是后来Epic公司公开的虚幻引擎4制作的《The Kite》演示（见图2-4），其实时渲染画面已经与离线渲染的动画片效果不相上下，并且该演示短片获得SIGGRAPH 2015“最佳实时渲染图形与交互”奖。
图2-4虚幻引擎4实时动画电影渲染演示
增强现实硬件的发展也为互动电影打下了基础。近年来世界两大显卡厂商NVIDIA的GeForce GTX系列和AMD的Radeon系列的顶级游戏显卡为实时渲染提供了强大的能力，配合SLI或Cross Fire技术更能大大提高多GPU的渲染能力，使4K画质的实时渲染成为可能。
三、互动电影发展的瓶颈
互动电影发展缓慢，乃至发展停滞不前的重要原因有三点：一是怎样化解同处一个环境的电影观众对互动模式的矛盾与适应性，二是交互方式的不确定，三是观众怎样融入电影角色来左右剧情的发展等。
传统电影是十几人到上百人共同观看的方式，这样就为互动电影的交互方式带来了麻烦。目前研究得比较多的互动方式就是使用微软的体感设备Kinect。但是Kinect所配备的摄像头的监测距离是0.8～4m，其水平视场角度为57.5，垂直视场角度为43.5，其检测范围不算广。虽然Kinect也可以使用主动红外光的方式来检测黑暗环境中的人物动作，但是使用Kinect在电影院中检测有座椅遮挡并且坐着的大量观众的动作还是有相当的难度（见图2-5）。采用类似表决器的方式虽然可以很好地搜集每位观众对剧情的选择，但是在观看电影的中间暂停下来让观众选择剧情再进行后续情节处理，即破坏了电影内容的连贯性，也使观众的体验大打折扣。
图2-5 多人影院式互动电影、单人家庭式互动电影
同样，传统电影放映时，所有观众都观看同一张电影屏幕，这就不可能让每一位观众融入不同的电影角色中。不同的观众可能希望自己扮演不同的电影角色，但是电影放映屏幕目前还不能做到这一点。观众就不能作为电影里的角色来左右剧情的发展。
要突破目前互动电影发展的瓶颈，就必须改变传统电影的拍摄方式和传统电影屏幕的形态。
四、基于交互技术的头戴式显示器与互动电影融合发展趋势
头戴式显示器的发展使个人游戏与多机远程增强现实技术的应用进入了一个新的阶段，虚拟现实的发展又使电影进入了一个新的阶段。如果将头戴式显示器（可单人家庭式、可多人影院式）与电影结合就可以突破现在互动电影的瓶颈。
头戴式显示器突破了现在的传统电影屏幕，它使观众扮演不同角色来左右剧情的发展成为可能。戴上头戴式显示器后，每位观众看到的是自己所扮演的角色在虚拟世界中看到的内容，观众很自然地就融入到了不同的角色当中。由于电影的内容是事实生成的，所以观众每次还可以扮演不同角色，这样就算是同一部互动电影参与多次也不会有重复的感觉。
借助如今先进的增强现实技术和世界级的3D图形引擎，采用实时渲染的方式来生成电影内容，让观众佩戴穿戴式控制设备，这样观众就能以电影角色的身份参与到电影中，通过穿戴式设备与虚拟场景中的角色或事物进行互动，并且可以左右电影剧情的发展（如图2-6所示）。
图2-6 穿戴设备
五、借鉴动漫游戏制作促进互动电影的内容创作
由于互动电影打破了传统电影的拍摄和放映方式，互动电影的制作也有特殊的要求，但是基于动画的互动电影模式却更容易直接通过VR/AR技术来呈现出完全不一样的观影模式。参与到互动电影的观众在虚拟场景中看到的其他角色都是由真实观众扮演的。电影的剧情由一条主线和多条支线剧情组成。每一位观众由于都参与到了电影角色中并且可以左右剧情的发展，那么所有观众所扮演的角色从头到尾都必须出现在电影中。由于每个观众都有自己的“电影屏幕”，所有观众不必出现在同一虚拟场景中。例如故事情节的发展需要一部分角色到市场购买物品，剩下的角色在家中准备聚会等等。这些特点都会对电影题材的选择和剧情设置增加难度。电影题材必须选择适当，剧情的设计又不能太过复杂，不能有太多的分支剧情。
另外，由于电影播放的过程中观众都参与到其中并且进行互动，那么不同的观众与电影内容的交互程度是不同的。有的观众可能很快可以适应并且能及时地进行交互，有的观众可能交互时间会长一些，这对整个电影的流畅程度会造成影响。所以必须采用一种合适的机制来保证观众交互超时时电影播放的流畅性。例如可以采用缺省剧情设置来保证电影的剧情的流畅发展。
互动电影内容所有的这些特点都要求每一部互动电影都要有专业的编剧、导演来进行特殊内容的创作。
特别是由于互动在游戏领域应用非常广泛，所以将游戏交互技术以及非常受欢迎的正能量的游戏引入到互动电影，将极大地促进互动电影技术在各个相关行业的应用领域的发展与应用推广。
六、总结
增强现实和虚拟现实技术的发展为互动电影的出现和发展提供了契机。传统电影的拍摄和放映方式的突破也是计算机技术发展的必然趋势。
由于单机游戏和联机游戏的成功运营模式，也可以在互动电影发展初期针对使头戴式显示器与互动电影相结合的方式未尝不是一种对现有传统电影技术的突破，这一模式成功运行将有望在国防军事装备或演习训练方面提供巨大的虚拟仿真模拟训练平台，极大地提高部队在现代化、信息化高度发达的国际环境下我国军事训练方面领先性和创新性。
基于动画和实拍相结合的互动电影的模式形成，还将在VR教育、科普、医疗等诸多领域带来革命性变化，将极大地促进国家在“十三五”期间规划布局的重点战略新兴产业——虚拟现实产业和数字创意产业与文化产业的快速发展，并将产生又一个万亿级新兴产业。