虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用

何 方

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600）

0 引 言

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)的飛速發(fā)展，電視節(jié)目正在迎來(lái)一場(chǎng)前所未有的變革。本文旨在深入研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用，探討其如何重塑節(jié)目制作、提升觀眾互動(dòng)性、創(chuàng)造全新的娛樂(lè)體驗(yàn)，著重關(guān)注音樂(lè)、舞蹈、文化和新聞?lì)I(lǐng)域的節(jié)目，并分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)這些節(jié)目的影響，以揭示虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)電視節(jié)目的潛在價(jià)值，為電視節(jié)目行業(yè)的創(chuàng)新和進(jìn)步提供參考。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)模擬數(shù)字環(huán)境，讓用戶(hù)感覺(jué)自己置身于一個(gè)完全虛構(gòu)的現(xiàn)實(shí)世界中。這種體驗(yàn)通常通過(guò)頭戴式顯示器和傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)。用戶(hù)可以與虛擬環(huán)境互動(dòng)，感受到身臨其境的沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造了一種全新的感知和互動(dòng)方式，涵蓋了視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感官，擴(kuò)展了娛樂(lè)、教育、醫(yī)療及許多其他領(lǐng)域的應(yīng)用[1]。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)類(lèi)型和硬件設(shè)備

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括多種類(lèi)型和硬件設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)類(lèi)型包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、近眼顯示技術(shù)、渲染處理技術(shù)以及感知交互技術(shù)等。實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的基石，涉及創(chuàng)建和渲染虛擬世界的三維圖形，以便在用戶(hù)頭戴式顯示器中以高幀率和低延遲呈現(xiàn)。這需要強(qiáng)大的圖形處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）和專(zhuān)業(yè)的圖形編程技能，以確保虛擬環(huán)境的真實(shí)感和流暢性。近眼顯示技術(shù)是通過(guò)頭戴式顯示器向用戶(hù)提供虛擬世界環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋高分辨率屏幕、透鏡系統(tǒng)和追蹤傳感器，以確保用戶(hù)眼睛附近的視野區(qū)域能夠清晰、舒適地顯示虛擬圖像。這有助于創(chuàng)造出引人入勝的沉浸式體驗(yàn)。渲染處理技術(shù)是實(shí)時(shí)三維圖形的一部分，涉及確定虛擬場(chǎng)景中的光照、紋理和材質(zhì)等方面，以使虛擬世界看起來(lái)逼真。高級(jí)渲染技術(shù)如光線追蹤等有助于提高虛擬現(xiàn)實(shí)的視覺(jué)質(zhì)量，使影像更具真實(shí)感。感知交互技術(shù)包括跟蹤、手勢(shì)識(shí)別、觸覺(jué)反饋和聲音等，以使用戶(hù)能夠與虛擬環(huán)境互動(dòng)。一些傳感器和控制器可用于追蹤用戶(hù)的頭部、手部和身體動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的沉浸感。觸覺(jué)反饋設(shè)備（如觸覺(jué)手套或振動(dòng)反饋控制器）可以增強(qiáng)用戶(hù)的觸覺(jué)體驗(yàn)[2]。

虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)專(zhuān)用處理芯片，多形態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，高性能3D 超高清全景攝像機(jī)、三維掃描儀、動(dòng)作捕捉外設(shè)、聲場(chǎng)麥克風(fēng)等內(nèi)容影音采集設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)視頻、沉浸式音頻內(nèi)容壓縮編碼設(shè)備等。虛擬現(xiàn)實(shí)專(zhuān)用處理芯片通常被稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)處理單元或圖形處理單元，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于處理虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的圖形和計(jì)算需求。這些處理器能夠提供高性能、低延遲的圖形處理功能，確保虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的流暢性和逼真性。一體式、分體式、車(chē)載式、云化終端等多形態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備是支持多種虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的硬件，其多用途性使其適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。高性能3D 超高清全景攝像機(jī)用于捕捉現(xiàn)實(shí)世界中的圖像，以便將其投影到虛擬環(huán)境中。此類(lèi)攝像機(jī)具有高分辨率和全景捕捉能力，以提供更真實(shí)的虛擬環(huán)境。三維掃描儀用于創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)世界物體或場(chǎng)景的三維模型，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中使用，以創(chuàng)造與現(xiàn)實(shí)世界相匹配的虛擬對(duì)象。動(dòng)作捕捉外設(shè)用于跟蹤用戶(hù)的身體運(yùn)動(dòng)和手勢(shì)，如傳感器、攝像機(jī)或其他相關(guān)設(shè)備，用于實(shí)時(shí)捕捉用戶(hù)的動(dòng)作，以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行準(zhǔn)確的身體互動(dòng)。聲場(chǎng)麥克風(fēng)用于捕捉聲音的方向和位置信息，以在虛擬現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)沉浸式音頻體驗(yàn)。這有助于用戶(hù)感受到聲音來(lái)自虛擬環(huán)境中的特定方向。虛擬現(xiàn)實(shí)視頻、沉浸式音頻內(nèi)容壓縮編碼設(shè)備用于處理、編碼和解碼虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，以確保在傳輸和存儲(chǔ)中保持高質(zhì)量的視頻和音頻[3]。

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2022 年，工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國(guó)家廣播電視總局等多部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026 年）》，總結(jié)了我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并制定了到2026 年的虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)多技術(shù)融合、產(chǎn)學(xué)研用高效協(xié)同的系統(tǒng)化創(chuàng)新體系基本形成，虛擬現(xiàn)實(shí)終端銷(xiāo)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，2022 年發(fā)布或者曝光的VR 和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）產(chǎn)品超過(guò)40 余款，生產(chǎn)廠商包括聯(lián)想、TCL、華為、OPPO、小米、雷鳥(niǎo)創(chuàng)新、Nreal、小派及夢(mèng)想綻放等企業(yè)。虛擬現(xiàn)實(shí)融合應(yīng)用成效凸顯，在工業(yè)生產(chǎn)、文化旅游、融合媒體、教育培訓(xùn)、體育健康、商貿(mào)創(chuàng)意及智慧城市等領(lǐng)域的融合應(yīng)用持續(xù)深化[4]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在音樂(lè)類(lèi)節(jié)目中的應(yīng)用

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備，觀眾仿佛置身于音樂(lè)會(huì)或音樂(lè)視頻的實(shí)際場(chǎng)地中。這種沉浸式的體驗(yàn)，讓觀眾能夠與藝術(shù)家互動(dòng)，感受音樂(lè)的現(xiàn)場(chǎng)表演，甚至在虛擬環(huán)境中自己演奏樂(lè)器。虛擬現(xiàn)實(shí)可用于創(chuàng)建獨(dú)特的音樂(lè)視頻，通過(guò)創(chuàng)意的三維場(chǎng)景和效果，提供令人難忘的視聽(tīng)體驗(yàn)。這種技術(shù)為音樂(lè)節(jié)目注入了新的創(chuàng)意和互動(dòng)元素，為觀眾帶來(lái)了前所未有的娛樂(lè)享受。

以2022 年中央廣播電視總臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)央視）與騰訊公司聯(lián)合推出的首個(gè)數(shù)實(shí)融合虛擬音樂(lè)世界節(jié)目《奮斗的青春——2022 年五四青年節(jié)特別節(jié)目》為例，節(jié)目充分運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬數(shù)字人技術(shù)及云端協(xié)同3D 技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)國(guó)內(nèi)首個(gè)數(shù)實(shí)融合的虛擬音樂(lè)世界節(jié)目體驗(yàn)。用戶(hù)登錄“TMELAND”以虛擬數(shù)字人身份進(jìn)入虛擬音樂(lè)世界，沉浸式地體驗(yàn)五四歌曲表演。此次音樂(lè)節(jié)目中，騰訊旗下吉莉、童和光、星瞳三位虛擬人與青年演員聯(lián)合演出情境歌舞《New Youth》，帶給觀眾亦真亦幻的音樂(lè)視聽(tīng)體驗(yàn)。吉莉、星瞳、童和光三位虛擬數(shù)字人由騰訊旗下多個(gè)工作團(tuán)隊(duì)聯(lián)合打造，充分運(yùn)用了虛擬現(xiàn)實(shí)引擎渲染能力、動(dòng)作捕捉技術(shù)、數(shù)字角色制作以及動(dòng)作捕捉動(dòng)畫(huà)生產(chǎn)等技術(shù)。

以2022 年YY 直播與百度旗下希壤深度共同打造的首檔元宇宙競(jìng)演歌會(huì)《超能音樂(lè)匯》為例，節(jié)目充分運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、直播互動(dòng)技術(shù)等，打造了一場(chǎng)虛實(shí)融合的音樂(lè)盛宴。制作團(tuán)隊(duì)運(yùn)用Unreal虛擬渲染系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的復(fù)雜光影渲染效果，如直播過(guò)程中的巨大月亮、玩偶模型、直播禮物特效等，都是由Unreal 虛擬渲染系統(tǒng)完成制作?！冻芤魳?lè)匯》直播現(xiàn)場(chǎng)采用了3 套Cgangs V3D 無(wú)限版方案，采用UE4+eStudio 的雙引擎技術(shù)，包含編輯軟件與播出軟件，兼容Aston 3D 在線包裝系統(tǒng)以及OnDemand 播放列表；支持傳感器跟蹤虛擬，虛實(shí)結(jié)合，虛擬植入等豐富的使用方式；放置在搖臂、中景全景以及特寫(xiě)三個(gè)機(jī)位上，依托Cgangs V3D 無(wú)限版強(qiáng)大的虛擬制作技術(shù)，將虛擬場(chǎng)景全方位、細(xì)節(jié)化地呈現(xiàn)?！冻芤魳?lè)匯》依托虛擬技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與硬件設(shè)備、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，構(gòu)建了荷塘月色、失落沙洲、粉色浪漫及朋克城市四個(gè)不同主題的虛實(shí)融合元宇宙場(chǎng)景。多位藝人在元宇宙場(chǎng)景中同臺(tái)競(jìng)演，帶給觀眾新奇、炫酷、沉浸式的音樂(lè)體驗(yàn)[5]。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在舞蹈類(lèi)節(jié)目中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在舞蹈類(lèi)節(jié)目中的應(yīng)用，為觀眾帶來(lái)前所未有的舞蹈體驗(yàn)。觀眾穿上虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備，與舞者一同跳舞，感受舞蹈的節(jié)奏和動(dòng)感。這種互動(dòng)性讓觀眾成為節(jié)目的一部分，提高了觀眾的參與感和身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)用于創(chuàng)造令人驚嘆的虛擬舞臺(tái)和背景，為舞蹈表演增添了視覺(jué)沖擊力。

以舞蹈節(jié)目《這！就是街舞 第四季》為例，節(jié)目運(yùn)用深度沉浸式內(nèi)容制作技術(shù)如3D VR 及6DoF視頻制作技術(shù)，完成選手采訪、練習(xí)室花絮、精彩Battle、作品表演及決賽直播等超高清內(nèi)容制作，依托自主研發(fā)的拍攝、拼接到播放的完整解決方案，包括VR相機(jī)、拼接軟件、播放器和社交研發(fā)技術(shù)等，支持《這！就是街舞 第四季》的錄播與直播工作。

以《動(dòng)感地帶·2022 中國(guó)街舞聯(lián)賽》為例，節(jié)目依托4K 花園公司的滿(mǎn)天星全程8K 3D VR 直播系統(tǒng)，帶給觀眾超高清、沉浸式的舞蹈觀看體驗(yàn)?！秳?dòng)感地帶·2022 中國(guó)街舞聯(lián)賽》直播活動(dòng)在賽場(chǎng)內(nèi)及周?chē)膊贾昧? 個(gè)8K 3D VR 轉(zhuǎn)播機(jī)位，共啟用了9 套4K 花園公司自主開(kāi)發(fā)的8K 滿(mǎn)天星VR 直播服務(wù)器和1 套8K VR 直播編碼器。整場(chǎng)轉(zhuǎn)播共向咪咕平臺(tái)推送了3 種不同的VR 直播信號(hào)，包括2D 4K 360°VR 全景、3D 4K 和8K 180°立體VR，依托4K 花園公司自主研發(fā)的8K VR 編碼器，向咪咕平臺(tái)推送最高規(guī)格的8K 分辨率3D VR 直播信號(hào)，滿(mǎn)足了8K 高規(guī)格實(shí)時(shí)直播的穩(wěn)定性和高性能實(shí)時(shí)編解碼需求，完成多機(jī)位現(xiàn)場(chǎng)節(jié)目切換輸出，確保觀眾觀看8K 立體VR 影像的沉浸感和舒適感[6]。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文化類(lèi)節(jié)目中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在文化類(lèi)節(jié)目中提供了令人印象深刻的體驗(yàn)。觀眾沉浸在虛擬的文化景觀中，無(wú)須離開(kāi)舒適的環(huán)境，就可以親臨世界各地的文化圣地。這種互動(dòng)體驗(yàn)不僅讓觀眾深入了解不同文化，還為他們提供了全方位的學(xué)習(xí)和娛樂(lè)機(jī)會(huì)。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，文化類(lèi)節(jié)目為觀眾呈現(xiàn)了豐富多彩的文化傳統(tǒng)、歷史場(chǎng)景和傳奇故事，創(chuàng)造了引人入勝的文化冒險(xiǎn)。

以河南衛(wèi)視的中國(guó)傳統(tǒng)文化系列節(jié)目為例，充分融合了VR、AR、5G、人工智能（Artificial Intelligence，AI）等技術(shù)，帶給觀眾沉浸式、創(chuàng)新性的視覺(jué)體驗(yàn)?！短茖m夜宴》充分運(yùn)用了5G+AR 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)景舞臺(tái)與虛擬場(chǎng)景的完美融合。在博物館場(chǎng)景中，“唐朝少女”們嬉戲打鬧并完成舞蹈表演，讓觀眾通過(guò)舞臺(tái)表演沉浸式地體驗(yàn)盛唐的文化風(fēng)貌。

以中央廣播電視總臺(tái)綜合頻道的《中國(guó)考古大會(huì)》為例，作為一款新型考古空間探秘類(lèi)文化綜藝節(jié)目，依托虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）、拓展現(xiàn)實(shí)（Extended Reality，XR）等技術(shù)構(gòu)建了三重時(shí)空交疊媒介儀式，以3 條時(shí)間線索虛實(shí)交互呈現(xiàn)考古事件的古今故事。主舞臺(tái)之外，制作團(tuán)隊(duì)依托擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造了科技感十足的副舞臺(tái)，作為探秘空間模擬考古探險(xiǎn)場(chǎng)景，通過(guò)地面實(shí)景與空中虛擬景象為觀眾帶來(lái)一場(chǎng)沉浸式、臨場(chǎng)感的考古體驗(yàn)。

2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞?lì)惞?jié)目中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞?lì)惞?jié)目中的應(yīng)用涵蓋了多個(gè)方面，包括虛擬演播室、虛擬數(shù)字人及VR 新聞。

虛擬演播室允許新聞主播置身于虛擬環(huán)境中，而不是傳統(tǒng)的靜態(tài)背景，為觀眾創(chuàng)造更生動(dòng)和引人入勝的新聞節(jié)目，同時(shí)提供互動(dòng)性和實(shí)時(shí)信息展示的可能性。虛擬演播室使得新聞報(bào)道更加靈活，輕松適應(yīng)不同的報(bào)道主題和風(fēng)格。以廣東廣播電視臺(tái)4K 超高清虛擬演播室為例，其虛擬系統(tǒng)由3 套跟蹤器、3 臺(tái)引擎、2 臺(tái)控制服務(wù)器、3 臺(tái)硬色鍵器以及1 臺(tái)色鍵控制器組成。系統(tǒng)配置的VIZRT4 代渲染引擎支持VR、AR、MR、XR 制作，具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口（Network Device Interface，NDI）輸入輸出、豎屏制作等能力，被廣泛應(yīng)用于體育新聞、政治新聞、國(guó)際新聞、經(jīng)濟(jì)新聞、社會(huì)新聞及娛樂(lè)新聞等制作中，如國(guó)際新聞新的報(bào)道欄目《全球零距離》就是運(yùn)用4K 超高清虛擬演播室制作完成。

虛擬數(shù)字人在新聞?lì)I(lǐng)域的應(yīng)用是虛擬主持人或新聞?dòng)浾?，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在屏幕上以3D 形象的方式呈現(xiàn)，用于實(shí)時(shí)新聞傳遞，為觀眾提供深入解說(shuō)和互動(dòng)，也用于多語(yǔ)種報(bào)道，擴(kuò)大新聞覆蓋范圍。例如，新華社連續(xù)推出虛擬新聞主播新小浩、新小萌、新小微。新小浩的原型是邱浩，通過(guò)三維重建、動(dòng)作捕捉、面部捕捉等技術(shù)，還原主播邱浩的表情和動(dòng)作，通過(guò)XR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)從演播室播報(bào)到三維空間中自由行走。新小浩、新小萌、新小微具備24 h 不間斷新聞播報(bào)能力，負(fù)責(zé)兩會(huì)報(bào)道、中國(guó)新聞、世界軍情等新聞節(jié)目的主持工作。

VR 新聞是一種全新的新聞呈現(xiàn)方式。觀眾可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備沉浸式地體驗(yàn)新聞事件。這意味著他們可以“站在”新聞現(xiàn)場(chǎng)，觀看360°視頻、感受環(huán)境聲音，以更全面的方式理解新聞故事。以央視網(wǎng)VR 浸新聞欄目為例，在VR 任意門(mén)欄目，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)端、電腦端點(diǎn)擊相應(yīng)的界面“穿越”到世界各地，以8K VR 視角、裸眼3D 沉浸式體驗(yàn)世界各地的自然景觀與人文景觀。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文深入探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目中的多種應(yīng)用，認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何改變音樂(lè)、舞蹈、文化和新聞節(jié)目的制作和觀賞體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅提升了觀眾的互動(dòng)性和沉浸感，還創(chuàng)造了新的創(chuàng)意和娛樂(lè)機(jī)會(huì)。未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將繼續(xù)為電視行業(yè)帶來(lái)更多可能性，為觀眾創(chuàng)造更加引人入勝的節(jié)目體驗(yàn)。