VR全景智慧城市:3DVR全景技术

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也许就是这一两年之间,随着VR热潮的风起云涌,“全景”这个词汇被一次又一次地搬上了台面,再冠以“虚拟实景”,“3D实景”,“360度”,“720度”等种种名号,以至于被很多人当作了虚拟现实内容具体呈现形式的主要代名词。

那么,全景的定义与实现过程究竟是怎样的,人们可以如何去构建全景内容呢?接与融合

如果说有六台摄像机,它们的FOV角度被严格限定为水平和竖直都是90度,然后造一个一丝不苟的支架,把这六台摄像机牢固而稳定地安装到支架上,确保它们的中心点严格重合在一起,并且各自朝向一个方向——这样的话,输出的图像也许能够正好符合立方图的标准,并且可以直接使用。

VR全景智慧城市:3DVR全景技术_第1张图片

然而,无论摄像机镜头的感光面积,焦距参数(以及因此计算得到的FOV视场角度),还是支架的钢体结构设计与制作,都无法确保精确地达到上面要求的参数,几mm的光学或者机械误差看似无伤大雅,但是对于严丝合缝的立方图图像来说,必然会在最终呈现的沉浸式场景中留下一条或者多条明显的裂缝。更何况还有支架运动时产生的振动问题,以及相机镜头老化产生的焦点偏移问题,这些看似细小的麻烦各个都足以让我们刚刚构建的理想物理模型化为泡影。

理想和现实的差距如此之大,幸好我们还有解决的办法——没错,如果在拼接的地方留下足够大的冗余,然后正确识别和处理两台摄像机画面重合的区域,这样不就可以做到六幅画面的输出和组成全景内容了吗——而这正是全景内容制作的另一大法宝,图像的拼接与边缘融合。这样的工作耗时耗力,并且有一个重要的前提,就是作为输入源的画面必须能够覆盖360度全视域并且存在冗余。

立体与伪立体

细心的你可能已经发现,之前讨论的所有全景视频的拍摄过程都忽略了一个要点:无论采用何种投影方式,生成的都只是一幅360度的全景内容,放在PC或者网页端去观看当然没有任何问题,但是如果要将这样的内容输入到VR头盔显示器上,结果恐怕是不正确的。为了将画面赋予立体感并呈现到人的眼中,我们提供的内容必须采用左右眼水平分隔显示的模式:

这看起来只是将原来的全景画面复制了一份而已,但是悉心观察的话,在靠近画面边界的位置就会发现,左右画面的内容存在了一定的偏移。因为人的双眼是存在一定的视角差的,双眼各自看到的图像有一定的差异,再通过大脑的解算就可以得到立体的感受。景物距离人眼越近,这种视差就越明显,远处的景物则相对没有很强的立体感。

而任何一种现有的VR眼镜,都需要通过结构的设计确保佩带者的左右眼都只能看到实际屏幕的一半,也就是分别看到分隔后的左右眼画面内容,从而模拟了人眼的真实运作机制。

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对于拼接和融合软件来说,只是要先后两次读取视频流,处理后输出两个不同的全景视频,分别对应左右眼的画面内容。之后再通过后期工具或者应用程序将它们合并到一幅画面中即可。

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