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09733b22fe2f46bb515575055ea56691 目前許多VR全景影片都使用等距柱狀投影法,來進行平面與全景的型式轉換,但是這種方式會因為像素密度分佈不均,而造浪費有效儲存資訊的問題,讓檔案容量一樣的影片,看起來畫質卻較為低落。透過EAC投影法可以改善像素密度的情況,並進一步強化VR全景影片畫質表現。

傳統投影造成空間浪費

在使用特殊攝影機拍攝全景影片之後,需要像是把地球攤平成世界地圖一般,把球狀的影片縫合成平面狀態,才能進行編輯或儲存,其中最簡單的方式就是等距柱狀投影法(Equirectangular Projection),在YouTube提供全景影片服務之初,也是採用這種投影方式。

然而這種方式會因為像素密度分佈不均的關係,造成高品質的區域集中在「南、北極」等頂端部分,而「赤道」周圍則是畫質最差的部分,這與我們觀賞影片的習慣有所出入,如果我們將拍攝的主題放在畫面正中央的話,會造成主題部分較為模糊,天空與地板等無關緊要的部分反而較為清晰。

另一方面,在儲存3D全景影片時,往往會將影片上下切割為2個部分,分別儲存左、右眼的的資訊,所以會讓垂直的解析度被砍半。而且在這種投影法之下,原本直線移動的物體在投影後會變成非直線移動,造成影片壓縮的困難(降低動態補償的可行度),導致檔案容量變大。

▲利用等距柱狀投影法縫合全景影片,會讓頂、底部的像素密度偏高,而中間部分則偏低。(圖片來源:Google,標題圖與下方部分圖片亦同)

▲等距柱狀投影法的畫質分佈示意圖,綠色部分為最佳的情況,代表像素密度與理想狀態接近。黃與橘則是密度不足,畫質較差。藍色則是密度過剩,浪費儲存容量。(圖片來源:Google,下方部分圖片亦同)

▲透過等距柱狀投影法縫合後,影片中央水平線的畫質較差,且直線會被扭曲為弧線。

EAC讓影片更清晰,檔案也更小

這次Google提出的等角方塊映射投影法(Equi-angular Cubemap,簡稱EAC),其方式是先將球狀影片變形為正方體,再將正方體攤平成為由6個正方型組成的平面,並且在投影的過程中,調整每個區段對應的角度,讓每個投影後的區段具有接近的像素密度。

如此一來就能讓畫面「赤道」周圍的畫質更加清晰,也能避免「南、北極」部分像素過剩的情況,節省儲存空間。相較於單純使用方塊映射投影法(Cubemap),EAC因為多了調整區段角度的手續,能夠讓像素密度更加平均。

Google希望這項新的技術,推廣成為工業標準,也已將相關資料與草案上傳至GitHub。目前Android裝置已經能夠享受利用EAC處理的全景影片,iOS與電腦則還需等待。

▲EAC會先將球狀影片變形為正方體,再將正方體攤平成為由6個正方型組成的平面。

▲並且在投影的過程中,調整每個區段對應的角度。圖片左方為純粹的方塊映射投影法,會造成像素分佈不均,右方的EAC則可避免這種情況。

▲採用EAC縫合的畫質分佈示意圖,可以看到像素分佈相當均勻,密度不足的情況也較輕微(黃色代表狀況比橘色輕微)。

▲比較3種不同投影法,可以看到EAC表現最理想。

▲在使用等距柱狀投影法時,畫面中央區域畫質較差。

▲改用EAC則可改善這種情況。

▲2種方式的比較,可以看到EAC在細節呈現上較為清晰。

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