VR? 360? VR180? 我们来聊聊相机

此文的初衷，源于看到网上各种混用「全景」「VR」「360」「立体」等词汇来表述非传统形式的视频拍摄，而且媒体也经常错误表达360相机成像的方法和观看体验，又正好特殊时期，大家都在家，有想直播的，有想要记录生活vlog的，有想要搞点与众不同的花样的，还有趁热而起的「5G」和「VR远程」，而大部分都离不开「视频」这个媒介；也正好，趁这个时间，我就从硬件本身开始，帮大家澄清一些和360，VR视频等有关的概念和由来。

本文偏技术解说，阅读时间约8分钟。

以前流行写博客，现在视频和流媒体网站盛行，大屏手机和充沛的网络带宽普及之后，大家都开始流行起拍vlog；这时候若打开一些测评网站，或者Bilibili，一定能够搜索到很多的关于「拍vlog应该用什么设备好」和「vlog拍摄神器」等等内容。一旦提及拍摄视频，同华山论剑般，各个门派瞬间涌出——有说用iPhone自带的相机就能拍的，有人说用GoPro的，有人说用相机画质好比如Sony A7的，这些估计保有量都不小而且各有千秋，被各派高手讨论了千遍，也不是我要阐述的重点。其实大约2018年年底开始，这场论战中出现了一个新的三角角逐—— ONE X vs OSMO Pocket vs GoPro Hero 7；当时各大网站上各博主们遍地都在上传这三种设备的比较视频；而其中最特殊的，就是那只Insta 360 ONE X。

特殊之处在于，若不是蹭上了vlog的热点，其所代表的360相机也许并没有机会进入大众视野；而考虑到后来由于厂商宣传也好，网上论述也好，360相机似乎并没有被很完全地理解，所以我想，借此来阐述一些这是一种什么样的相机设备；以及它的同盟师弟，VR180相机。

360相机，初从外表上就觉得和传统意义上的相机都很不同——机身上至少有两枚以上的镜头，而且依次排列环绕机身一圈（如果只有2枚镜头，比如ONE X，或者Ricoh的Theta V，那就一定是正反面相对安置）。这其实是360相机的核心所在。360相机上的镜头，一定都是鱼眼超广角镜头，以ONE X为例，每只镜头覆盖大于180度的视野，正反两面相加可覆盖360度（包括上下180度的俯仰角），因此得名「360相机」。如下图中的ONE X，虽只能看到一面，但实际正反两面均有一颗相同的鱼眼镜头

拍摄视频的时候，这两只镜头同时工作，分别拍摄两条超广角视频，后期再由相机本身或其他软件拼接，得到完整的360度图像，也就是说，相机无死角地捕获了镜头前后上下左右所有的画面内容。关于这个图像结构的叙述可能稍有点绕，配上图会比较明白：

经过软件初步和合成后得到的极射投影画面，变成了一张2D大图，

注意人物从画面右侧出框后，又由左侧入框；来源 [1]

在微博、B站等平台上，有这样一些极限运动的视频，其画面让人感觉，似乎有看不见的摄影师或者无人机，始终跟随在运动者不远处进行跟拍，而且无论画面中人物运动之迅速，轨迹之变化多端，镜头也从不跟丢。不要以为这是多厉害的摄影技术，这几乎可以肯定就是用360相机拍摄、且后期裁切的。前面说过，360相机能拍摄到其周边任何角度的内容，因此厂家就利用这一点打出「运动相机」的用途——前期拍摄，因为相机能拍摄任何角度，因此不管人在哪个位置，都能被拍到，也就是说获得了大量的视频内容素材；后期制作时，又可以自由地选择画面中的一部分内容裁切出来，确保主要人物与内容始终位于裁切后的画面中；另外由于拍摄时画面范围极广，因此进行电子防抖处理时，有足够的富余而不必担心画面裁切丢失。这三点综合起来，360相机确实是一种简便实用的「取巧式」运动相机，户外运动爱好者只需手持相机，摁下拍摄按钮即可，而无需担忧拍摄主体是否完整出现在镜头内。不过缺点自然也有，由于成像方式特殊性，360相机的镜头都是超广角定焦镜头，拍摄时无法变焦，得到的画面都是固定的，对后期叙事来说，表达上有限制；而通过裁切画面实现缩放，又丢失了质量。

360相机其实并非作为运动相机而产生，其本来的用途，是用来拍摄全景照片和全景视频，并让观众使用VR头显来观看。前面说过，360相机拍摄时，其镜头捕捉了周围360度整个范围内的全部景象。随后观众通过VR头显来观看时，他们眼睛所在的位置，是球状画面的球心，同时也是相机拍摄周围环境时所处的那个位置；再加上观看者可以通过转头来自由地四处查看——其观看体验几乎等同于真实世界中，当人自身处在环境中那个位置时，四处查看的体验（人眼的位置就是拍摄时相机镜头所在的位置）；这种符合自觉而自然的体验，加上「观看角度」这一能动性（“agency”，即用户对一个系统产生了输入时，得到了恰当的反馈，觉得自己的输入被系统感应了。这个例子里，「输入」是人转动脑袋，「反馈」是人发现自己果然看到了和刚才不同的画面；反例就是你看电影时转头，并不会让你看到屏幕侧面之外的内容），会让360视频展现的内容更让人产生「沉浸感」（feel of presence），让人觉得仿佛身处环境之中。因此我一般不认为360相机拍摄的是「一段视频」，而称为记录了「一小段空间」和「一段置身于现场的体验」。

额外加一句，现在360的用途中，全景视频可能的确不运动vlog来的响亮，这也是有原因的，因为制造厂商发现，VR头显的普及率以及使用便利性实在是低，如果作为「全景视频工具」来推广用户群太小，故转而将其打造成「运动相机」针对更加宽泛的运动和旅游市场，这是一种商业决策，属于另外的话题了，并不影响360相机本来的功能和使用方法。

可以拍摄沉浸式的全景视频，又可以拿来当简便的运动相机来用，那360相机是否就完美？自然不是。即便拍摄的内容能够覆盖360度视野，相机终究是一套透镜和CCD成像的本质——得到的结果依旧是2D的平面图像。观众虽然可以转头四处查看，却无法感知到画面中的深度信息——比如无法明确判断画面中景物的远近，无法形成立体的视差——这和真实的现实环境中双眼看到的物理世界，还是存在不小的差别的。于是2017年的时候有个公司叫Google（对，就是那个Google）跑出来说「经过统计用户观看360视频的行为数据，我们发现绝大部分的人并不会转头去看背后的画面，因为人都是懒的，只会固定地看前方的内容，就像我们看电视一样」[5]，于是他们推出了一种新的全景视频格式，砍去360画面的一半，保留180度，同时将360相机的两个镜头搬到了同一侧，并将其命名为「VR180」。

有意思的来了，VR+180，如何理解？概括地说，相比于360视频，VR180牺牲了画面广度（从360全景，变成了一半），但是增加了双目3D效果。从相机结构，可以很好地理解其成像方法和具体含义。以联想的Mirage VR180相机为例，估计大家已经注意到，VR180相机也是多镜头，不过区别于360相机，它一定是双镜头，而且双镜头一定都布置在正面（是不是看上去很像一对人眼？这个很像，也是有理由的，一会儿说明）。两只镜头依旧是超广角鱼眼镜头，拍摄时可覆盖上下左右均为180度的视野，VR180相机中的「180」因此得名。有人会问，既然朝向同一方向，既然都是180度视野，为何要两个镜头？允许我暂时跑题一下，接下来是「眼科课堂」时间。

人眼的结构和光学成像原理很复杂我就在此不提，我需要指出的是人类能够通过双眼看到物理世界的原理——这一过程分为两个步骤，分别是「眼球视差」(Retinal Disparity)和「立体视觉成像」(Stereoscopic vision)。人由于有两个眼球，而且左右眼球在头部所处的位置不同（他们之间的距离用 瞳距 IPD来表示，一般人在 65 - 70mm左右），因而观察同一景象时，左右眼球和物体的空间位置关系始终存在略微差别，即光路存在差别，继而两只眼睛看到的画面也是种存在差别（物体距离眼睛越近，这个差别越大），如下图所示，即「眼球视差」。而当大脑接收到来自左右眼球的两路视觉信号之后，能够对其进行处理和融合，并形成一个整合之后的画面，这其中的左右眼视差，就被处理成了判断物体与人本身距离的依据，继而达到「立体视觉成像」；这也是为什么我们能够通过观察来判断物体的远近距离关系（单纯的近大远小是不够的，如果人蒙上一只眼睛，只靠大小来判断距离，有很大的概率会出错）。

回到VR180相机，如果你了解3D电影的原理，那么下面的内容就更加容易理解。前面提及，VR180相机正面有两个广角镜头，两个镜头按一定间距摆放，间距大约是65mm。如果你对着镜子观察自己的头部正面——人的头部正面有两个眼睛，眼睛的成像结构等同于超广角镜头，视野大约为170度，两个眼球按一定间距固定于头颅，间距大约是65-70mm。是不是发现了什么秘密？VR180模仿了人类双眼的结构位置关系，其实也模仿了人类双眼立体成像的方法。

当两个鱼眼镜头一起工作时，它们拍摄的画面内容就会存在一个「镜头视差」，而在之后的观看时，如果我通过某种方式将左镜头的画面展现给左眼，右镜头的画面展现给右眼——大脑自然而然就会将这两个画面融合到一起，也自然而然地产生了对景物深度的感觉。所以VR180相机拍摄的画面，在人看来，就如同人眼在真实世界看到的景物一样立体而自然——其自然程度甚至超过了很大一部分3D电影，当然也正因为这种方式之特殊，VR180视频只能通过VR头显来观看，在其他平面的屏幕上都看不了（裸眼3D相关的技术由于效果太差等原因，在此不表）。

图片效果过于逼真，此处无法展示

当然，除了必须通过VR头显来观看之外，其画面只有正面180也是一定程度上的牺牲，另外如果有读者仔细观察和对比（自己平时左右观察的行为模式）可能已经发现，VR180相机在捕捉左右两侧的图像时并没有完全能够按照人的行为来操作，因为人的头部可以向两侧旋转，而相机不能；这里产生的一部分周边3D视觉效果扭曲也是一种牺牲，我们可以放到以后的文章中具体介绍。

「那360相机，和VR180相机，哪个更好呢？」这一定是一个万年经典的问题。我的观点是，它们的可比性不强，两者各有各自的优势。

360的特点在于全景捕捉，可后期裁切，而且有超强的画面防抖潜力；或直接用作沉浸体验，比如现在应用已经比较广泛的VR看房，用的主要就是360相机拍摄的照片和视频。缺点是 没有深度感，仍然是平面画面；而且因为是全方位的全景，360视频没有明确意义上的画框，传统电影的镜头语言基本失效（后期裁切虽有画框，但在前期不明确，因此拍摄时仍然无法得知后期裁切的方向）。再加上其后期观看的特殊性，制作者在拍摄时并无法知道之后观众通过VR头显观看时，会具体看着哪个方向，因而导致了著名的「叙事悖论」，即「传统叙事中 叙事者对画面内容的全面掌控 vs 观众在VR中需要自由查看以保证其沉浸感」这一矛盾平衡，是全景视频大范围应用中最大的障碍之一，也是目前尚存在很多未知的探索领域。

而VR180相机，有3D立体视觉，沉浸感很强，对环境景象的呈现更加引人入胜；虽然180度视野牺牲了一半，但一定程度上说，由于人们观看时大部分时间被正前方的主要内容所吸引，其画面仍属于是超宽屏画框，因而可以继续使用传统的电影运镜语言；这是其相对于360视频的优势所在吧。我也注意到，360视频现在更多出现在「电影和叙事」以外的领域，而VR180，则更多地被电影电视制作者们选去进行试验性质的拍摄和尝试，并且有了许多不错的作品，比如oculus平台上和 slow mo guys合作的一系列科普视频节目，以及Adam salvage工作室出品的 studio tour等等，都凸显了这种立体成像带来的沉浸感的优势。当然，其无法在VR头显之外的媒介上观看的限制性，也导致了传播性不强，不易随地查看和转发。综合来看，我觉得没法一概而论地说哪个更好，倒反应该说，要根据所需的场合，所要拍摄的内容，和制作者想要达到的效果来综合考虑与选择。

最后再多提几句，现在有一个讨论趋势是，这两种设备是否有可能合并？实际上，现在已经有既支持360，也支持VR180的相机设备（比如Insta360家的Evo和 ONE R）。

不过我认为，从用途上让我预测的话，即使设备合一，两种格式仍然会相互保持共存，也是写到最后想说的结论：

此外，其中仍然有很多未知的东西，电影这一媒体已经存在了200多年，而银幕之外的东西，还有很多有意思的值得探索。或许某一天，我们突然搞清楚了 360全景电影的叙事结构和手法，或者突然出现了随时随地和手机整合在一起的VR设备，那岂不是更加好玩了。

我是Kris，研究VR、电影、游戏以及用它们来叙事的方法；这是一篇学术正经向的内容的初尝试，之后还会陆续写一些叙事的思路，VR和电影载体的区别等等；亦可关注我的公众号「核桃仁喂鱼」

文中参考内容列表

[1] Editing 360 Video Can Be Free & Easy — Here’s How To DIY, https://medium.com/@derickdowney/editing-360-video-can-be-free-easy-heres-how-to-diy-eb6a1d5f70c5 ; 引用了文中部分图片作为参考

[2] Insta360 ONE X - Snowboarding Top Shots - YouTube, https://www.youtube.com/watch?v=tLIIpTx42Jg

[3] INSTA360 DRIFTER - WANNA THROW YOUR EXPENSIVE 360 CAMERA, https://www.youtube.com/watch?v=f_p7wzQRO-I 

[4] Insta360 ONE X 相机产品页面, https://www.insta360.com/product/insta360-onex/

[5] Google VR 180, https://arvr.google.com/vr180/

[6] Insta360 ONE x Review, https://www.trustedreviews.com/reviews/insta360-one-x