馮勝

摘 要：4D影視的觀眾體驗(yàn)與座椅的運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)密切，最重要的原因是4D座椅能夠隨著畫面的變化而運(yùn)動(dòng)，從而帶來(lái)強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感和沖擊力。對(duì)于4D座椅的運(yùn)動(dòng)以及它與觀眾體驗(yàn)觀察的研究很少單獨(dú)出現(xiàn)，該文通過(guò)實(shí)驗(yàn)及問(wèn)卷對(duì)比4D座椅的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)不同生成方式以及由此引起的觀眾觀影體驗(yàn)差異，并在定量研究的基礎(chǔ)上形成定性的結(jié)論，以對(duì)更好地生成4D座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提供參考。

關(guān)鍵詞：立體影像 4D影視 動(dòng)感座椅運(yùn)動(dòng) 環(huán)幕影像 三自由度

中圖分類號(hào)：J943 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（a）-0088-02

1 研究的目標(biāo)、意義

1.1 研究目標(biāo)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，4D影院在我們的生活中也越來(lái)越常見(jiàn)，在天文館、科技館、博物館中都可以見(jiàn)到它的身影。4D影院是3D立體電影的基礎(chǔ)上添加環(huán)境特效模擬仿真而組成的新型影視產(chǎn)品。環(huán)境特效一般是指閃電、下雨、降雪、煙霧、振動(dòng)、噴霧模擬、噴氣、噴霧、掃腿、耳風(fēng)、耳音和刮風(fēng)等的多項(xiàng)特效動(dòng)作[1]。之所以4D電影這么受觀眾歡迎，最重要的原因是4D座椅能夠隨著畫面的變化而運(yùn)動(dòng)，帶來(lái)強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感和沖擊力。

4D動(dòng)感技術(shù)有助于促進(jìn)觀影沉浸感與用戶體驗(yàn)質(zhì)量的提升，動(dòng)感座椅系統(tǒng)是達(dá)到“身臨其境”效果的關(guān)鍵[2]。座椅所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)與立體的畫面緊密結(jié)合，能夠給觀眾帶來(lái)最強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感。它一般可做3個(gè)方向的動(dòng)作，即升降動(dòng)作、左右傾斜動(dòng)作和前后俯仰動(dòng)作[3]。另外，4D座椅所帶來(lái)的肢體運(yùn)動(dòng)感受，在飛機(jī)、汽車模擬駕駛、心理學(xué)等領(lǐng)域也有重要的意義。但是，目前無(wú)論在行業(yè)運(yùn)用還是在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，對(duì)于4D座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的生成方式以及由此給觀眾帶來(lái)的觀影體驗(yàn)方面的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

我們希望能夠通過(guò)研究不同方式獲得座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以獲得關(guān)于不同數(shù)據(jù)生成方式與觀眾體驗(yàn)的關(guān)系研究。

為了深入研究4D影院座椅，我們計(jì)劃比較不同的4D座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的生成方法，以及由此引起的觀眾觀影體驗(yàn)的差異，并在定量研究的基礎(chǔ)上形成定性的結(jié)論，以對(duì)更好地生成4D座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提供參考意見(jiàn)。

1.2 研究意義

根據(jù)我們的調(diào)查訪問(wèn)，目前4D媒體的座椅動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)生成方式完全依賴有操作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，根據(jù)自己對(duì)于動(dòng)態(tài)畫面的解讀手動(dòng)生成，僅憑知覺(jué)而言這樣獲得的結(jié)果勢(shì)必是不精確且因人、因時(shí)而異的，所以由此能否產(chǎn)生最佳的觀眾體驗(yàn)難免令人懷疑。而且學(xué)術(shù)界在這一領(lǐng)域的研究也并不豐富。經(jīng)過(guò)在EI數(shù)據(jù)庫(kù)中與中國(guó)知網(wǎng)上的初步文獻(xiàn)檢索，我們發(fā)現(xiàn)除了一些對(duì)于4D媒體的膚淺介紹，目前的研究可分為3種類型。

（1）力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究，使運(yùn)動(dòng)的椅子更便宜更好。

（2）結(jié)合的A/V和4D效果數(shù)據(jù)的可能性研究，標(biāo)準(zhǔn)化和4D媒體在互聯(lián)網(wǎng)的研究。

（3）廣播在4D效果的優(yōu)點(diǎn)作為一個(gè)整體的研究，這意味著它們的研究是否以及在何種程度上我們可以一起使用的各種感官效果改善觀眾的體驗(yàn)。

然而對(duì)于4D座椅的運(yùn)動(dòng)以及它與觀眾體驗(yàn)觀察的研究卻很少單獨(dú)出現(xiàn)，這正是我們?cè)噲D通過(guò)該研究嘗試探索、解釋以及形成具有普適性結(jié)論的原因。利用資料檢索與文獻(xiàn)研究的方法，對(duì)4D影視作品中座椅運(yùn)動(dòng)與觀眾體驗(yàn)關(guān)系的歷史、發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行分析與總結(jié)，進(jìn)而對(duì)座椅運(yùn)動(dòng)與觀眾體驗(yàn)的特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)律等形成基本的認(rèn)識(shí)和理解。

2 基于三自由度動(dòng)感座椅用戶體驗(yàn)的研究方法與過(guò)程

2.1 研究方法

從技術(shù)上講，根據(jù)運(yùn)動(dòng)座椅驅(qū)動(dòng)方式的不同，市場(chǎng)上主要有2種類型的運(yùn)動(dòng)座椅：三自由度和六自由度椅子，它們都可以用液壓機(jī)、氣壓機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在該研究中，結(jié)合目前的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)條件，我們將使用一個(gè)三自由度運(yùn)動(dòng)液壓座椅作為試驗(yàn)平臺(tái)。雖然我們的研究基于三自由度座椅展開，但研究結(jié)果同樣可以拓展應(yīng)用于六自由度的座椅，因?yàn)閺倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律的角度而言它們非常相似。

在獲取數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)中，通常有2種方法用于生成運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

第一種方法是由一名操作者一邊觀看3D電影，一邊用特殊運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備來(lái)模擬攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)。他通過(guò)手動(dòng)的方式扭動(dòng)設(shè)備，并將其角度轉(zhuǎn)換成椅子運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于易于理解和實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用這種方法幾乎可以將任何立體電影升級(jí)為4D電影。但是，這種方法在很大程度上依賴于個(gè)人的主觀判斷和操作，所以不可能保證不同操作者能夠產(chǎn)生同樣的結(jié)果，甚至一個(gè)操作者前后2次操作也會(huì)有差別，很難保證數(shù)據(jù)的客觀性、準(zhǔn)確性和一致性。

第二種方法是從攝像機(jī)（通常是三維動(dòng)畫中的虛擬攝像機(jī)）直接提取運(yùn)動(dòng)信息，形成座椅的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快、全自動(dòng)，并且在數(shù)學(xué)上客觀、精確。但它通常只能用于CG影片，因?yàn)橹挥须娔X生成的影片中相機(jī)的位置和角度信息才能輕松地被獲取。另一方面，我們也不能確定在數(shù)學(xué)上正確的數(shù)據(jù)必然能夠帶來(lái)更好地用戶體驗(yàn)。

所以，為了了解普通觀眾對(duì)這2種數(shù)據(jù)生成方法產(chǎn)生的座椅運(yùn)動(dòng)有何不同體驗(yàn)，并尋求帶來(lái)最好用戶體驗(yàn)的途徑，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)。

我們?cè)?ds Max中制作2段環(huán)幕立體動(dòng)畫，并分為2個(gè)實(shí)驗(yàn)組A組與B組，其中A組為山洞隧道景象，B組為城市過(guò)山車景象。每組有2段動(dòng)畫，每個(gè)約90 s長(zhǎng)，分別為一段手動(dòng)調(diào)試動(dòng)畫和一段電腦調(diào)試動(dòng)畫。其中的相機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡各不相同。這些動(dòng)畫將成為我們進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)材料。

2.2 實(shí)驗(yàn)素材的準(zhǔn)備

從電腦直接獲得4D座椅的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)需要模擬座椅運(yùn)動(dòng)。

在3DMAX中，攝像機(jī)的視角即為動(dòng)畫的大小，首先建立一個(gè)如圖1所示的等邊四棱錐模型。

模型可以綁定到攝像機(jī)，可以同步模擬攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，以模型的一個(gè)定點(diǎn)兩個(gè)重點(diǎn)模擬4D座椅內(nèi)部的三自由度軸，那么我們只要把模型3個(gè)點(diǎn)的上下變化趨勢(shì)記錄下來(lái)就能夠獲得座椅的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

點(diǎn)在3DMAX中不能直接輸出，可通過(guò)ExposeTransfor mHelper去pick這3個(gè)點(diǎn)，通過(guò)ExposeTransformHelper并且結(jié)合一段程序可以將這3個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出（見(jiàn)圖2）。

以下是編寫的用于輸出座椅數(shù)據(jù)的程序。

在3DMAX中載入此段程序，可提取出這段動(dòng)畫的座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，這段數(shù)據(jù)由電腦計(jì)算獲得，一定程度上講，這段數(shù)據(jù)是絕對(duì)正確的。但是用戶的體驗(yàn)未必是最舒服的。

手動(dòng)獲取座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)方法。

手動(dòng)獲取座椅運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)需要通過(guò)操作者觀看動(dòng)畫并且手動(dòng)調(diào)整三自由度數(shù)據(jù)采集器。

通過(guò)手動(dòng)的方式，可以根據(jù)操作者的主管意念進(jìn)行修正，但是這樣帶來(lái)的問(wèn)題是，操作者個(gè)人主觀想法會(huì)被加入進(jìn)去，最后得出的數(shù)據(jù)未必是真正適合用戶的。

2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)階段，我們挑選33位身體健康的在校大學(xué)生作為受試對(duì)象設(shè)計(jì)單盲實(shí)驗(yàn)，他們會(huì)先后體驗(yàn)2段畫面相同的動(dòng)畫，其中一段的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)由電腦自動(dòng)生成，另一段由手動(dòng)生成。2段動(dòng)畫播放完畢后，他們將根據(jù)自己的體驗(yàn)對(duì)之進(jìn)行評(píng)價(jià)。為獲得更加客觀準(zhǔn)確的結(jié)果，我們?cè)谔鎿Q動(dòng)畫內(nèi)容后會(huì)將實(shí)驗(yàn)再重復(fù)一次（參與實(shí)驗(yàn)的同學(xué)大部分來(lái)自同濟(jì)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院，多為動(dòng)畫系與廣播電視編導(dǎo)系的同學(xué)，其中共有女生21人，男生12人）

A2與B1為手動(dòng)調(diào)試動(dòng)畫，A1與B2為電腦調(diào)試動(dòng)畫。

選項(xiàng)“整體感覺(jué)最好的動(dòng)畫”，33名測(cè)試者中27位選擇了A2，18位選擇了B1。

選項(xiàng)“令人深刻的動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)方式”，A、B兩組動(dòng)畫都在“凹凸變化激烈的地形”這一選項(xiàng)上取得了極大幅度的領(lǐng)先。

對(duì)于“影響觀影體驗(yàn)的因素”，超半數(shù)的被調(diào)查者不出意外地選擇了“與畫面的配合度”，排名其后的是“變化頻率”與“變化幅度”，而“運(yùn)動(dòng)速度”被普遍認(rèn)為對(duì)觀影因素影響最小，反映出觀眾最為追求的是畫面動(dòng)作的協(xié)調(diào)一致。在各種藝術(shù)的表現(xiàn)上，“協(xié)調(diào)”是最為重要的，4D電影作為藝術(shù)的一支分流，也必然不能脫離這一要點(diǎn)。

對(duì)于電腦生成的數(shù)據(jù)，受試者對(duì)觀影體驗(yàn)表現(xiàn)出了較為明顯的不滿傾向，他們普遍認(rèn)為電腦調(diào)試的動(dòng)畫存在頻率過(guò)低、速度過(guò)慢的問(wèn)題。但是在對(duì)畫面的匹配程度及細(xì)節(jié)表現(xiàn)上，電腦數(shù)據(jù)獲得了尚可的評(píng)價(jià)，且很少有人評(píng)價(jià)其運(yùn)動(dòng)過(guò)激。這正反映出觀眾對(duì)于電腦生成的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的整體評(píng)價(jià)平穩(wěn)但在“因地制宜”并創(chuàng)造性地處理數(shù)據(jù)。

對(duì)于手動(dòng)調(diào)控的數(shù)據(jù)，觀影者普遍有著更好的評(píng)價(jià)，但不可忽視的是它更容易產(chǎn)生過(guò)于激烈的動(dòng)作，令人產(chǎn)生不適感。而人造數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)則是在運(yùn)動(dòng)變化上更豐富、更符合認(rèn)知規(guī)律，因此能給觀眾帶來(lái)更好的主觀體驗(yàn)。

3 研究結(jié)論

如何更好地將人工與電子智能結(jié)合，既是4D動(dòng)感影片體驗(yàn)要解決的問(wèn)題，也是社會(huì)發(fā)展境況的縮影，而這正是我們這次實(shí)驗(yàn)所探討的價(jià)值所在。

盡管手動(dòng)調(diào)整的數(shù)據(jù)在動(dòng)作匹配與運(yùn)動(dòng)頻率上有些許偏差，但是計(jì)算機(jī)計(jì)算出的4D座椅運(yùn)動(dòng)在目前為止還無(wú)法取代人工調(diào)控，總而言之，計(jì)算機(jī)并不能像人一樣去感受情緒的變化，所以它產(chǎn)生的結(jié)果平穩(wěn)精確有余，但卻也難免令人感到乏味。手動(dòng)生成的數(shù)據(jù)能夠更好地體現(xiàn)出情緒的變化，因此結(jié)果相對(duì)而言更加令觀眾滿意，人之所以為人就是因?yàn)槿耸怯星楦械?，這是機(jī)器無(wú)法取代的。

參考文獻(xiàn)

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