《現代電影技術》｜田豐等：VR大空間視角下沉浸式影像接受效果對比研究——以李白烈士故居為例

本文刊發于《現代電影技術》2025年第10期

專家點評

近年來，擴展現實（XR）技術和沉浸式影像發展迅猛，XR產業逐漸步入穩步發展期，并加快與電影產業推進深度融合。在此背景下，虛擬現實（VR）電影和電影沉浸視聽業務進入快速上升期，其與元宇宙（Metaverse）的虛實融合和智能交互思想高度契合，即追求虛擬世界與物理世界實現無縫虛實融合和高度智能交互。元宇宙的興起為虛擬現實產業和沉浸視聽業務的發展升級拓展了廣度和深度，電影產業需要積極發展應用數字孿生、人工智能和元宇宙技術，大力發展電影級沉浸視聽業務，加快構建電影元宇宙技術體系和產業體系，以適應大視聽時代和元宇宙時代的發展要求。《VR大空間視角下沉浸式影像接受效果對比研究》一文在提出VR影像大空間概念及其內涵的基礎上，對三維采集建模、高保真渲染重建、注意力機制與沉浸體驗等沉浸式影像關鍵技術開展相關研究，并以紅色文化資源空間敘事與沉浸傳播為應用場景，針對VR大空間沉浸式影像觀眾接受效果開展實證分析和對比研究，為VR電影的空間化敘事與沉浸式傳播提供了方法論指導，對于推動虛擬現實電影和沉浸式影像的創作生產與發展應用具有借鑒意義和參考價值。虛擬現實電影在電影行業屬于新生事物，伴隨關鍵核心技術不斷進步突破、軟硬件系統持續提質升級、技術模式與整體解決方案不斷創新優化，虛擬現實電影未來將呈現高品質、多元化、規范化發展態勢，并將為服務新時代電影產業提質增效發揮積極作用。

—— 劉達

正高級工程師

中國電影科學技術研究所（中央宣傳部電影技術質量檢測所）總工程師

《現代電影技術》主編

【基金項目】2024年度教育部人文社會科學研究規劃基金項目“兼容視聽障礙的VR博物館時空導覽與審美補償研究”（24YJAZH139）。

作 者 簡 介

田 豐

王文強

上海大學上海電影學院影視工程系教授、博士生導師，主要研究方向：文化遺產、虛擬現實。

上海大學上海電影學院影視工程系2023級碩士研究生，主要研究方向：文化遺產、虛擬現實。

王逸庭

俞 靜

王文強

上海同濟城市規劃設計研究院有限公司高級工程師，主要研究方向：建筑與城市規劃。

中共上海市楊浦區委宣傳部公務員，主要研究方向：文化遺產、虛擬現實。

華旻磊

吳毅斌

王文強

中共四大紀念館副館長，主要研究方向：紅色文化傳播與數字化展示。

中共四大紀念館運營專員，主要研究方向：數字展陳運營管理。

俞盧江

摘要

沉浸式虛擬現實（VR）影像作為影像藝術與數字技術融合的新形態，正廣泛應用于紅色文化傳播、教育推廣與影像創作等領域。本文結合已有研究，對紅色資源的數字采集、三維建模、沉浸呈現與影像化傳播路徑進行探討，并提出VR影像大空間概念。以李白烈士故居為案例，通過比較不同沉浸式影像形式與實地體驗的差異，發現高保真虛擬重建能夠在視覺認知、注意力分配與情感共鳴上接近現場觀影體驗，為觀眾提供更自由的互動與沉浸空間。這一實踐表明，VR影像具備超越傳統記錄方式的表現力，可在影像創作中實現敘事的延展與再造。本研究探索為沉浸式影像創作提供了新的方法論啟示，也為虛擬攝制與觀眾沉浸體驗研究開辟了交叉路徑。

關鍵詞

虛擬現實影像；沉浸式影像；VR影像大空間；三維重建；虛擬攝制

1引言

習近平總書記強調，用好紅色資源，傳承好紅色基因[1]。紅色文化資源在教育與傳播中具有重要價值，但其由于地理位置分布分散、參觀時間成本高、資源整合困難等問題，限制了其面向更廣泛受眾的傳播效能。以上海市虹口區為例，該區域雖集聚多處重要愛國主義教育基地，但公眾若要全面體驗這些資源往往需耗費較長時間與較高的空間調動成本。針對這一現實困境，如何借助新媒體與影像技術實現跨地域、跨時空的文化敘事與傳播，成為亟待解決的實踐與研究問題。

在建設數字中國背景下，數字技術已深刻改變影視創作與觀影方式。虛擬攝制、實時渲染、三維重建與沉浸式呈現等技術，不僅為電影產業帶來制作流程與視覺表達的革新，也為文化遺產的傳播提供了新的媒介路徑[2,3]。在此語境下，以影像為載體的“沉浸式虛擬現實電影”被視為一種將敘事、場景與互動整合的跨界實踐，其既承載藝術表達，也可承擔文化教育與公共傳播的功能。與傳統線性影像相比，虛擬現實（VR）電影要求在三維空間中進行敘事布局與觀眾引導，這對影像制作、敘事策略和觀眾體驗評估提出了新的挑戰[4]。

本研究提出“VR影像大空間”概念，即基于虛擬現實與三維重建技術，在單一影像場域中整合分散的文化資源，實現多點敘事鏈路與沉浸化觀影路徑的空間化表達。不同于以往將數字化成果單純作為展示或檔案保存的做法，影像大空間強調在影像敘事中對空間、時間與觀眾注意力的系統設計，使分散的文化現場能夠在統一的沉浸影像語境中被再現與重組，從而增強文化敘事的可達性與觀眾的情感聯結。

為檢驗VR影像大空間技術在影視敘事傳播中的可行性與效果，本文以李白烈士故居為核心節點，構建VR影像大空間并設計對照實驗：比較實體場館、360°全景影像、傳統視頻、傳統三維VR影像與VR影像大空間5種形式下的觀眾體驗差異。研究聚焦的變量包括觀影滿意度、視覺認知有效性、心流體驗、移情/情緒喚醒、認知負荷、歷史認同與國家認同，以及基于眼動與行為的注意力分配與轉移模式。通過量化指標與行為數據的結合，本文旨在回答兩類核心問題：一是不同沉浸式影像形式在觀眾認知—情感—行為層面的差異何在；二是基于VR影像大空間的沉浸式敘事能否在傳播效能與觀眾體驗上對傳統場館或常規影像形式形成補充或部分替代。

本文的理論與實踐貢獻體現在三點。首先，提出并概念化“VR影像大空間”，將空間化敘事視為連接分散文化資源與沉浸式影像體驗的策略；其次，通過實證比較，豐富了關于沉浸式影像（尤其是紅色敘事）中注意力與情感機制的理解，為VR電影的設計與評估提供方法論參考；第三，從制作與傳播視角探討三維重建、實時渲染與敘事引導技術在文化影像化中的應用路徑，為電影技術實踐與文化傳播策略提供可操作建議。

2VR技術發展現狀

2.1 沉浸式影像與VR電影

VR技術的引入被認為是對傳統影視語言的重要突破[5]。與平面化的鏡頭敘事不同，VR電影通過360°全景影像與頭戴顯示設備，讓觀眾獲得置身現場的感官體驗，打破了傳統電影的銀幕邊界[6]。王楠等[7]指出，VR電影為觀眾提供了自由觀察的三維空間，使其不再是被動接受者，而是在場域中主動探索。已有研究也強調，三維重建與沉浸敘事的結合能夠顯著增強觀眾的臨場感與情緒共鳴[8]。

在影像表現形式上，通常將沉浸式影像劃分為三類：360°全景影像、環境投影與三維VR影像。360°全景影像多用于紀錄片或實驗影像創作，能夠激發觀眾的探索興趣，但互動性較弱[9]；環境投影則廣泛應用于沉浸式戲劇與展演空間，為觀眾提供環繞式感官刺激[10]；三維VR影像不僅支持立體視覺與自由漫游，還能結合交互機制，但高昂的建模與渲染成本限制了其大規模應用[11]。總體來看，這些形式在增強沉浸感方面各具優勢，但與理想型沉浸式虛擬空間仍存在差距。

2.2 三維采集與虛擬重建方法

VR電影與沉浸式影像的實現，依賴于高保真的三維采集與重建技術。近年來，地面激光掃描、無人機航拍、攝影測量與結構運動重建等方法被廣泛用于文化遺產的數字化保存與影像再現[12]。例如，Lerma 等[13]利用地面激光掃描與攝影測量對西班牙著名的 Parpalló 洞穴進行三維建模，實現了高精度的考古文檔記錄；Previato 等[14]則在羅馬劇場的研究中結合多尺度采集方法，展示了建筑遺產的細節重現與數字存檔潛力。

這些方法逐漸被影視工業吸收并標準化。虛擬攝制與虛擬攝影棚普遍依賴激光掃描與攝影測量生成高保真場景模型，為實時渲染和交互敘事提供基礎。典型案例如劇集《曼達洛人》，其LED屏幕與實時渲染技術成功實現了虛擬布景與演員表演的融合，大幅提升了制作效率與視覺表現力[15]。由此可見，文化遺產數字化與VR電影在技術環節上高度共通，低成本高精度的建模流程既是文化資源傳播的重要突破口，也是影像制作必須關注的前沿議題。

2.3 注意力機制與沉浸體驗

沉浸式虛擬現實影像在非線性敘事中面臨的核心挑戰是如何有效引導觀眾注意力[16]。若缺乏引導，觀眾可能因自由注視而錯過核心敘事信息。已有研究提出通過構圖、音效提示與鏡頭運動等手段引導觀眾注意力，從而在沉浸自由與敘事控制之間取得平衡[9]。這表明，沉浸式影像的沉浸感不僅依賴于技術，還依賴于敘事設計與注意力引導的藝術化策略。

當前的沉浸式影像研究不僅聚焦技術實現，也高度重視觀眾注意力的分配與轉移。眼動追蹤是最常見的研究手段，可揭示觀眾在觀看過程中對場景、對象與敘事線索的關注模式[17]。在文化遺產影像研究中，研究者發現景觀類型、色彩豐富度與空間節奏都會顯著影響觀眾的注視點分布與情緒感知[18]。Rusnak[19]的研究則將360°全景影像、眼動儀和VR眼鏡結合，探索觀眾在虛擬教堂場景中的“隧道效應”，驗證了沉浸式空間與注意力機制的互動關系。盡管眼動法在注意力研究中已得到驗證，但多以靜態觀賞為主，較少涉及實際行進中的注意力分配與轉移。如何在動態觀影過程中采集并分析游客注意力，仍有待進一步突破。

2.4 跨領域遷移與文化傳播

VR電影與文化遺產傳播在技術路徑和體驗目標上存在顯著交集。詹琳等[20]的研究表明，高保真三維重建與沉浸式展示能夠增強用戶的空間感知與文化認同；類似地，VR電影也強調通過沉浸與互動強化觀眾的情緒共鳴與身份建構[9]。Mu[21]以敦煌莫高窟為案例，構建“互動式VR敘事環境”，讓用戶在沉浸體驗中理解壁畫的宗教、歷史與藝術價值，這一實踐為文化遺產影像化傳播提供了重要參考。

此外， “多用戶共享體驗”理念也逐漸被引入到沉浸式影像創作中。未來的VR電影可能突破“單人沉浸”的局限，探索多人協同觀看、社交互動與教育功能的可能性[22]。因此，將文化遺產的數字化與VR電影的沉浸式敘事結合，不僅有助于增強文化傳播的廣度與深度，也為沉浸式電影藝術的未來發展開辟了新方向。

而現有研究更多聚焦于單一場域的數字化重現或線性敘事的沉浸呈現，較少關注如何在統一影像語境中整合分散的文化資源、實現跨場景的敘事鏈路與觀眾注意力引導。基于此，本文提出“VR影像大空間”的概念，旨在探索VR電影語境下的空間化敘事與沉浸式傳播路徑。

3對比實驗設計

3.1 被試用戶和實驗組

本實驗采用單因素被試設計。自變量為五種模式，分別為：PC端模式（PC）、360°全景模式（P）、傳統VR模式（T）、VR影像大空間模式（S）以及實地體驗（F），其中實地體驗作為對照組。因變量為用戶的觀影滿意度、視覺認知有效性、心流體驗、移情程度、認知負荷、歷史認同和國家認同。

第一組實驗為PC端模式（PC）。共20名被試參與PC端實驗，所有被試均為視覺良好的用戶。 每名被試通過普通PC屏幕觀看影片的二維版本，即傳統視頻形式，不具備沉浸交互功能，實驗結束后填寫相關問卷。

第二組實驗為360°全景模式（P）。共20名被試參與360°全景實驗，所有被試均為視覺良好的用戶。每名被試佩戴VR頭顯，觀看基于360°全景影像構建的烈士故居虛擬現實電影內容，實驗結束后填寫相關問卷。

第三組實驗為傳統VR模式（T）。共20名被試參與傳統VR實驗，所有被試均為視覺良好的用戶。每名被試佩戴VR頭顯，體驗基于三維建模的虛擬現實電影場景，完成烈士故居的沉浸式觀影，實驗結束后填寫相關問卷。

第四組實驗為VR影像大空間模式（S）。共20名被試參與影像大空間實驗，所有被試均為視覺良好的用戶。每名被試通過MR設備，沉浸式觀看接近真實場域的烈士故居虛擬現實電影，體驗其中的多點敘事鏈路與空間化影像表達，實驗結束后填寫相關問卷。

第五組實驗為實地體驗（F）。在李白烈士故居現場，共招募20名被試參與實地體驗，所有被試均為視覺良好的用戶。每名被試在故居空間內直接進行觀影體驗，完成后填寫相關問卷。

3.2 實驗儀器和材料

本研究以李白烈士故居數字化為例，避免使用昂貴的三維激光掃描儀，基于攝影測量3D圖形技術進行實驗素材開發制作。借助Maya軟件和Unity軟件構建VR系統平臺。該系統展示重建的李白烈士故居360°全景和三維重建信息（圖1）。

圖1　360°全景（上）和三維重建內容采集與制作（下）

3.3 實驗問卷

本研究的問卷設計主要借鑒了不同情境下已經過實證檢驗的成熟量表，通過五點李克特量表進行數據收集，確保研究變量的客觀性和準確性。問卷包括滿意度、視覺認知有效性、心流體驗、移情程度、認知負荷、歷史認同和國家認同7個維度。為了適應虛擬紅色觀影的研究情境及中國本土觀影者的心理特點，量表在參考既有研究的基礎上，結合VR電影的特征進行了適當修改。

具體而言，滿意度量表主要參考Oliver[23]的方法，其研究指出，滿意度是對產品特性或服務消費體驗過程滿意狀況的評價，本文滿意度測量共包括4個題項。視覺認知有效性量表主要參考Kim等[24]編制的測量問項，共包括4個測量問項。心流體驗的測量主要參考心流體驗量表（Flow State Scale, FSS），共包括4個測量問項。移情程度主要參考 Verhulst等[25]和Davis開發的人際反應性指數（Interpersonal Reactivity Index, IRI），該量表評估移情的不同方面，包括視角轉換和情感移情，包括4個測量問項。認知負荷量表主要源于Paas等[26]編制的量表，共包括 4 個測量問項。歷史認同和國家認同量表主要采用劉潤佳等[27]的量表，共包括8個測量問項。

第一至四組為虛擬體驗組，實驗步驟如下：（1）在實驗開始前，所有被試統一填寫個人背景信息問卷，時間2分鐘；（2）向所有被試發放紙質實驗指導書，并逐一向被試進行講解，時間3分鐘；（3）先引導被試體驗PC模式，之后被試正向佩戴VR頭顯，隨機選擇體驗360°全景（P）、傳統VR（T）、VR影像大空間（S）三種形式，同時記錄行走路徑和駐留時間，整個過程不限時間；（4）體驗完成后，分別填寫紙質問卷。

第五組為實地體驗組，實驗步驟如下：（1）在實驗開始前，所有被試統一填寫個人背景信息問卷，時間2分鐘；（2）向所有被試發放紙質實驗指導書，并逐一向被試進行講解，時間1分鐘；（3）被試反向佩戴VR頭顯，開始實地體驗故居，同時記錄行走路徑和駐留時間，整個過程不限時間；（4）體驗完成后，分別填寫紙質問卷。實驗分組情況如圖2所示，圖2（A）為360°全景組，圖2（B）為傳統VR組，圖2（C）為實地體驗組，圖2（D）為VR影像大空間組。

圖2　實驗分組現場圖

4實驗結果與分析

實驗結果分析分為兩部分：第一部分為被試問卷主觀數據分析，包括滿意度、視覺認知有效性、心流體驗、移情程度、認知負荷、歷史認同和國家認同；第二部分是分析被試者的移動路徑、注意力分配等客觀數據，并以實地體驗模式為對照。

4.1 主觀數據分析

我們使用IBM SPSS Statistics進行數據分析。基于夏皮羅-威爾克（Shapiro?Wilk）檢驗結果評估數據分布的正態性，并采用Levene檢驗評估方差齊性。由于數據不遵循正態分布，對于每個維度的問題，我們將所得分數相加，總分可以反映參與者在該維度上的認可度并采用了（非參數的相關樣本重復測量）弗里德曼檢驗，揭示了問卷在7個維度上的顯著差異。隨后，我們兩兩進行Wilcoxon測試。圖3總結了分析結果，每個維度的統計結果通過p值進行兩兩比較，所有結果以圖表和測試數據表格的形式呈現。統計顯著性水平采用標準符號表示：* (p < 0.05) 表示顯著差異，** (p < 0.01) 表示高度顯著差異，*** (p <0.001) 表示極顯著差異。

圖3　五種模式下不同維度用戶體驗效果條形圖

在本實驗中，以實地體驗模式作為基準對比了PC、360°全景、傳統VR和VR影像大空間4種虛擬模式在滿意度、視覺認知有效性、心流體驗、移情程度、認知負荷、歷史認同和國家認同等多個維度的表現。結果顯示，VR影像大空間在各個維度上表現最為突出，接近實地的體驗效果，特別是在滿意度（16.7分）、視覺認知有效性（17.23分）和心流體驗（16.88分）方面均明顯優于其他虛擬模式。傳統VR的表現次佳，尤其在視覺認知有效性和移情程度上較為優越，表明更具互動性的虛擬體驗能夠增強參與者的沉浸感。相比之下，PC模式和360°全景模式得分相對較低，尤其在心流體驗和滿意度上，反映了這些較為簡單的體驗方式難以帶來更強的沉浸感。此外，VR影像大空間和實地體驗的認知負荷得分都較低，表明其對參與者造成了最少的認知壓力。盡管如此，各實驗組在歷史認同和國家認同方面仍取得了積極效果，也證明了VR影像大空間相比而言具備較強的紅色文化傳播能力。總體而言，盡管虛擬觀影仍無法完全替代實地體驗，但VR影像大空間模式展現了較強的潛力，特別是在增強參與者情感共鳴和文化認同方面。

4.2 客觀數據分析

在分析實地紅色場館與虛擬紅色場館中用戶的行為模式時，我們使用Meta Quest 3記錄了客觀數據。具體而言，在實驗過程中我們記錄了：（1）用戶移動路徑：通過追蹤用戶在虛擬空間中的位置信息，描繪出用戶的觀影移動軌跡；（2）停留時間：我們記錄了用戶在每個虛擬文物附近觀影停留的時長，以評估用戶的興趣點；（3）移動方差：通過計算用戶在不同區域之間的速度方差，分析其在虛擬空間中的行為節奏和流暢度。

圖4所示的 Origin 浮動柱狀圖對用戶在實地體驗與虛擬觀影，包括VR影像大空間、360°全景、傳統VR、PC模式中的客觀行為數據進行了比較，主要分析了觀影移動距離與停留時間兩個指標。結果顯示，VR影像大空間模式在這兩個維度上均最接近實地體驗。具體而言，在觀影移動距離方面，VR影像大空間模式的平均數值明顯高于傳統VR、PC與360°全景模式，表明觀眾在此環境中具有更強的自主探索性，其行為特征與實地體驗最為相似。而360°全景模式的觀影移動距離數值最低，是因為許多用戶因視覺眩暈或操作受限而選擇靜止觀看，從而減少了主動參與。PC模式由于僅支持平面視角切換，移動范圍相對受限；傳統VR雖具備沉浸特性，但場景結構與交互反饋的局限仍導致用戶移動范圍偏小。在停留時間方面，VR影像大空間同樣呈現出與實地體驗相近的結果。觀眾在該模式中往往能維持較長的專注與場景停留，反映其在情境真實感和空間沉浸方面的優勢。相較之下，360°全景模式的停留時間最短，主要受限于眩暈與觀看疲勞；傳統VR與PC模式雖略有提升，但仍明顯低于VR影像大空間。整體結果表明，VR影像大空間模式在虛擬條件下有效延續了觀眾的沉浸專注與參與強度。

圖4　五種模式下不同維度用戶體驗效果Origin柱狀圖

在圖5所示的速度方差比較中，VR影像大空間與實地體驗的結果較為接近，說明用戶在此模式下的移動節奏與停留分布更為自然、多樣。較高的速度方差反映了用戶在虛擬環境中交替出現移動與凝視觀影等行為，呈現出流動性的空間參與特征。相比之下，傳統VR與PC模式的速度方差較低，說明其觀影行為較為單一；360°全景模式的速度方差最低，觀眾多以定點觀看為主，缺乏動態探索行為。

圖5　各模式速度方差浮動柱狀圖

總體來看，盡管VR影像大空間模式還無法完全復制實地體驗的所有細節，但其在用戶行為的多個方面已取得了接近實地體驗的表現。這表明VR影像大空間模式作為虛擬文化體驗的實現形式，具有較高的實景仿真度和觀看適應性，其為用戶提供了接近實地的沉浸式觀影體驗，是構建虛擬紅色走廊的首選形式。

5結語

本研究以李白故居為案例，設計并驗證了支持VR影像大空間的VR電影形式。結果顯示，在紅色虛擬展館的觀影體驗中，360°全景和傳統 VR形式與實地體驗之間存在明顯差距，而VR影像大空間在注意力分配和沉浸感上與實地體驗最為接近。該形式不僅能夠保持與實地體驗的相對一致性，還突破了時空限制，實現了隨時隨地的沉浸式觀影，并展現出其在紅色文化傳播中的應用潛力。

在數字化影像傳播的背景下，講好紅色故事、傳承紅色精神成為重要使命。依托攝影測量與建模等低成本、便捷化的技術路徑，可將多個紅色影像資源串聯，構建虛擬紅色走廊，進一步增強紅色文化的傳播力與感染力。同時，VR影像大空間的探索不僅為紅色影像的數字化推廣提供了理論依據與實踐范式，也揭示了其在沉浸式電影與虛擬敘事中的遷移價值。例如，本研究中形成的高保真三維建模方法與觀眾注意力分析路徑，可直接借鑒到其他虛擬現實電影攝制中，用于提升觀影沉浸感，實現敘事引導與情緒共鳴。

未來研究將進一步結合人工智能，推動VR影像大空間的智能化與協同化，探索多人虛擬觀影中的情緒互動、知識獲取與學習效率等議題。同時，本研究也計劃在更多紅色場館與社區文化中心部署VR影像大空間，并嘗試將其應用路徑延展至虛擬現實電影制作與沉浸式影像創作，以期推動紅色文化的數字化轉型與高質量發展，并為影視領域的虛擬現實實踐提供跨學科的技術支持與方法借鑒。

參考文獻

（向下滑動閱讀）

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