電視節(jié)目的虛擬植入技術(shù)

章欣宇

[摘要]隨著科技的發(fā)展，科技與藝術(shù)相結(jié)合。在電視節(jié)目中運(yùn)用虛擬植入技術(shù)可以形成虛擬與現(xiàn)實(shí)時(shí)空的高度融合，形成幾乎難分真假的視像空間，給觀眾帶來了前所未有的虛擬真實(shí)的體驗(yàn)，也成為當(dāng)今電視節(jié)目在創(chuàng)作上的一大亮點(diǎn)。文章將介紹虛擬植入技術(shù)的原理、其在電視節(jié)目中的應(yīng)用以及電視節(jié)目的虛擬植入技術(shù)成為新融媒體時(shí)代利器的原因。

[關(guān)鍵詞]電視節(jié)目；虛擬植入技術(shù)；融媒體

[DOI]1013939/jcnkizgsc201711202

1簡介虛擬植入技術(shù)

虛擬植入技術(shù)可以說是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視廣播領(lǐng)域的名稱。虛擬植入技術(shù)是在虛擬演播室技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步應(yīng)用。虛擬演播技術(shù)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建不同的虛擬演播室背景，虛擬影像出現(xiàn)在人物之后，具有高實(shí)時(shí)性和低成本的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于節(jié)目制作中。而虛擬植入技術(shù)作為虛擬演播室的進(jìn)一步應(yīng)用，真實(shí)人物出現(xiàn)在虛擬目標(biāo)的前面，形成交互的假象，使節(jié)目內(nèi)容更加生動有趣，同時(shí)也使觀眾有一種身臨其境的感覺，具有很強(qiáng)的代入感，在各類節(jié)目中比虛擬演播技術(shù)更受青睞。

虛擬植入技術(shù)的主要技術(shù)有跟蹤技術(shù)和渲染引擎技術(shù)，跟蹤真實(shí)攝像機(jī)的一系列運(yùn)動變化，并由渲染引擎機(jī)生成一種模擬的、多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)的虛擬視景。能夠?qū)⑻摂M場景與真實(shí)攝像機(jī)的變化一一對應(yīng)起來，形成良好的透視關(guān)系，疊加到前景上虛實(shí)結(jié)合呈現(xiàn)完整、無縫的合成畫面效果。

同上述兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)相對應(yīng)，虛擬植入技術(shù)有兩個(gè)核心要點(diǎn)：一個(gè)是定位的過程，即將世界坐標(biāo)系（真實(shí)攝像機(jī)）和圖像坐標(biāo)系（虛擬攝像機(jī)）之間的三維空間關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使虛擬物體的疊加在正確的位置。而實(shí)現(xiàn)定位也有兩種方式：一種是基于硬件設(shè)備；另一種是基于計(jì)算機(jī)視覺的。硬件主要是利用傳感器或GPS跟蹤。基于計(jì)算機(jī)視覺的主要是從攝像機(jī)拍攝圖中提取特征進(jìn)行定位的，真實(shí)場景若存在人為標(biāo)志點(diǎn)，定位則較簡單，同時(shí)虛擬場景的疊加位置也會較固定；另一個(gè)是渲染的過程。由于電視節(jié)目制作中要求真實(shí)場景與虛擬場景有較高的實(shí)時(shí)性，要求定位后計(jì)算機(jī)的渲染引擎具有強(qiáng)大渲染能力，能夠及時(shí)將虛擬模型毫無偏差地疊加到相應(yīng)的位置上，并與真實(shí)畫面無縫結(jié)合，產(chǎn)生一種亦真亦幻的效果。

2虛擬植入技術(shù)在節(jié)目中的應(yīng)用

目前在電視節(jié)目制作中，LED大屏幕影像與虛擬植入等技術(shù)的綜合應(yīng)用，出現(xiàn)了主持人與虛擬場景的交互、虛擬人物、3D全息投影的舞臺設(shè)計(jì)和舞美影像效果讓整個(gè)舞臺渾然天成地融為一體，在不同類型的節(jié)目中都有應(yīng)用。下表列出了虛擬植入技術(shù)在不同類型節(jié)目中的應(yīng)用差別。見下表。

不同類型節(jié)目對虛擬植入技術(shù)的應(yīng)用表1小型演播室類1大型現(xiàn)場類節(jié)目類型1新聞類、訪談類、體育評論類1大型晚會、體育賽事直播特點(diǎn)1交互多為線下交互、場地面積小，多為中近景拍攝、現(xiàn)場主持人及嘉賓人數(shù)較少1場地面積大、遠(yuǎn)景近景拍攝兼有、現(xiàn)場觀眾多實(shí)現(xiàn)技術(shù)11攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)采用視覺或傳感器跟蹤均可

2植入虛擬模型相對簡單、對渲染系統(tǒng)要求不高11攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)多采用傳感器跟蹤

2植入模型多且復(fù)雜，對渲染系統(tǒng)要求較高呈現(xiàn)效果11演播室內(nèi)植入三維模型、視頻、虛擬圖文教程數(shù)據(jù)等，一般植入內(nèi)容在主持人前面

2拍攝時(shí)攝像機(jī)運(yùn)動幅度較小1 1現(xiàn)場植入大型虛擬場景，營造虛擬空間氣氛

2拍攝時(shí)攝像機(jī)運(yùn)動幅度大，多使用搖臂與背景大屏與空間造景相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)虛擬融合效果

早在2012年五一假期期間BESTV在直播多場英超大賽中，就運(yùn)用了微軟開發(fā)的Kinect體感攝像機(jī)。它可以通過主持人的動作捕捉進(jìn)行揮手或點(diǎn)擊等動作的識別，然后由傳感器將實(shí)際動作轉(zhuǎn)化為指令傳遞給交互模塊來實(shí)現(xiàn)操控，無須其他硬件設(shè)備。交互結(jié)果如同數(shù)據(jù)圖懸浮在空中隨手動，惟妙惟肖，是國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)基于視覺的交互方式的主持人與虛擬場景的交互。

要想實(shí)現(xiàn)真人與虛擬對象的交互體驗(yàn)，傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手法有兩種：一種是通過交互設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。主持人通過操控觸摸屏、無線藍(lán)牙等交互設(shè)備與小型平面虛擬場景交互?；蛘呤切枰w驗(yàn)?zāi)繕?biāo)佩戴跟蹤設(shè)備和顯示器，才能與計(jì)算機(jī)虛擬場景產(chǎn)生交互的效果。這種方式應(yīng)用到電視節(jié)目的制作中，會對節(jié)目的形態(tài)產(chǎn)生影響有一定的局限性；另一種為進(jìn)程實(shí)時(shí)控制。這種方式是由后臺人員利用傳感設(shè)備根據(jù)前臺人的動作做出相對應(yīng)的動作后傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行合成虛擬對象，并在前臺實(shí)現(xiàn)交互的效果。這種方式運(yùn)用到電視節(jié)目制作中會消耗人力，并且實(shí)時(shí)性沒有保障，需要后臺與后臺的高度配合，否則容易穿幫。

鑒于上述兩種傳統(tǒng)方式的局限性，在電視節(jié)目制作中更加傾向于運(yùn)用基于計(jì)算機(jī)視覺的交互方式，如上述介紹的英超賽事直播中就是用到了基于計(jì)算機(jī)視覺的交互方式。[1]計(jì)算機(jī)根據(jù)攝像機(jī)拍攝到的多幀圖像進(jìn)行處理來提取識別某些特征，并由此獲取標(biāo)定攝像機(jī)與目標(biāo)的位置和方向，可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的人與虛擬對象之間更加方便、快捷、實(shí)時(shí)性地交互，呈現(xiàn)給觀眾一種更具有真實(shí)感和沖擊力的視覺體驗(yàn)。

除去上述主持人與虛擬對象之間桌面式的交互外，還有在虛擬網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的交互。不同位置的現(xiàn)實(shí)中人可以通過移動終端共享一個(gè)虛擬空間。例如在德國《伽利略》的科普電視節(jié)目中，就使用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與電視節(jié)目互動瀏覽器，使觀看節(jié)目的觀眾增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)互動應(yīng)用參加節(jié)目中的科普問答環(huán)節(jié)，不僅增強(qiáng)節(jié)目的趣味性，更增強(qiáng)了節(jié)目的感染力。通過這種創(chuàng)新的觀看與互動方式，達(dá)到了整個(gè)節(jié)目的收視率提高的效果。

同時(shí)談到虛擬植入技術(shù)中的運(yùn)用最廣泛的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，三維立體顯示技術(shù)必不可少。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的一類。利用三維立體顯示技術(shù)制作的虛擬對象作為一種新型的虛擬互動形式在大型節(jié)目中多次出現(xiàn)。三維立體顯示根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理是否基于雙目視差可分為兩大類：基于雙目視差原理的三維立體顯示和非基于三維立體視差原理的各種三維立體顯示。[2]2016—2017年跨年演唱會上，湖南臺拿到上海禾念，拿到了V家虛擬歌姬洛天依的演出權(quán)，讓洛天依以AR的技術(shù)出現(xiàn)與馬可一同演繹歌曲。妙趣橫生，不再是單純地植入一個(gè)三維模型，而是與動作捕捉跟蹤技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了真人與虛擬人物的互動。通過后臺的演員將動作捕捉系統(tǒng)的傳感器穿戴在身上。由他來捕捉演員的動作數(shù)據(jù)，再傳遞給后臺計(jì)算，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理計(jì)算獲得三維數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為骨骼動畫再附加在虛擬人物身上。

還有2016—2017年江蘇衛(wèi)視跨年晚會上的兩段特效津津樂道。其一是在李健表演時(shí)，屏幕上，一頭藍(lán)鯨突然從“海面”騰空而起，閃轉(zhuǎn)騰挪之后，一頭扎入“?！敝?，“水花”四濺，栩栩如生。隨后，林俊杰演唱《曹操》時(shí)，前奏響起，一頭巨大的“猛犸象”再次直接在屏幕中央闖入觀眾的視線，林俊杰如王一般坐于象頭的王座上，站立、跳躍、落下，一氣呵成，旋即開始了他的多曲聯(lián)唱。這都是AR技術(shù)給電視機(jī)前觀眾帶來的特有“福利”。如下圖所示為AR猛犸象。

在江蘇衛(wèi)視跨年晚會的幕后團(tuán)隊(duì)看來，AR技術(shù)在本次晚會中的運(yùn)用之所以成功到刷爆網(wǎng)絡(luò)，主要在于增強(qiáng)了“現(xiàn)實(shí)”。如大家在電視上所見，晚會現(xiàn)場的配置是天上8塊小屏，彼此獨(dú)立并能旋轉(zhuǎn)變化；主持人和所有表演嘉賓站立的地上是一塊6米寬、長達(dá)48米長的整屏。而這其中的“黑科技”是地面屏幕實(shí)時(shí)運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)。如果你現(xiàn)在去翻看視頻，會發(fā)現(xiàn)，林宥嘉開唱時(shí)的空中航拍鏡頭是最驚艷的：一名舞者隨著音樂緩緩而來，地屏隨著她的運(yùn)動軌跡劃出一道美麗的弧線；還有吳亦凡亮相時(shí)，舞者俯身于地面起舞，地屏也隨之變幻出花式造型。據(jù)幕后團(tuán)隊(duì)介紹，這塊近50米長的地面屏幕也是本次AR技術(shù)呈現(xiàn)的一部分，也需要制作在AR系統(tǒng)之中。

這是“東京8分鐘”的升級版說AR技術(shù)，很多人可能覺得太深奧，但其實(shí)大家對它一點(diǎn)也不陌生。2016年里約奧運(yùn)會閉幕式上的“東京8分鐘”其實(shí)和江蘇衛(wèi)視跨年晚會上藍(lán)鯨、猛犸象是“師出同門”，都是AR技術(shù)的呈現(xiàn)。那段一顆紅球在代表日本的各種經(jīng)典形象中傳遞，從北島康介到機(jī)器貓、Hello Kitty，最后化身超級馬里奧的日本首相拿著紅球從管道鉆出，從東京穿越到了里約，整個(gè)這一段都是AR技術(shù)做出來的。

3虛擬植入技術(shù)在新融媒體時(shí)代的應(yīng)用價(jià)值

當(dāng)今時(shí)代QQ、微信等新媒體不斷地沖擊著電視臺這個(gè)傳統(tǒng)媒體，傳統(tǒng)電視節(jié)目發(fā)展到今天，盡管電視人在不懈努力地創(chuàng)新，但是單一的表現(xiàn)手法已經(jīng)不能滿足觀眾日趨高質(zhì)量的要求，難免不會產(chǎn)生抵觸情緒。與此同時(shí)，電視臺正在慢慢地與新媒體結(jié)合走向“融媒體”時(shí)代，而電視節(jié)目要如何在這個(gè)新融媒體時(shí)代不被落下，利用科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合的虛擬植入技術(shù)成為一把利器。在現(xiàn)在許多電視臺虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)部門已成為不可缺少的部門。該部門利用大宣傳力度，利用典型的示范作用。使輟學(xué)的孩子充分認(rèn)識到讀書的意義。另外，對于知識就是力量的宣傳要更加深入人心，要深入農(nóng)村各地，讓那些短視的家長意識到愚昧無知只會害了他們的一代又一代。

3結(jié)論

當(dāng)前農(nóng)村教育的形勢嚴(yán)峻，問題不少，而且短期之內(nèi)也不能一蹴而就，道路是曲折的，但我們堅(jiān)信前途是光明的，因?yàn)槲覀円恢痹谂?。由于篇幅有限，很多問題論述不周，敬請同行批評指正，現(xiàn)在我們能做的是在自己的崗位上盡職盡責(zé)，做好我們的本職工作，為農(nóng)村教育事業(yè)做一點(diǎn)兒力所能及的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏書生魏書生與民主教育[M].8版北京：北京師范大學(xué)出版社，2010

[2]李森現(xiàn)代教育學(xué)[M].7版成都：四川教育出版社，2005

[3]李繼秀，汪昌華，陳慶華教育理論[M].3版合肥：安徽大學(xué)出版社，2008

[作者簡介]代標(biāo)（1984—），男，淮北師范大學(xué)教育碩士，中共阜南縣委黨校教師。研究方向：黨史黨建。