基于VR+AR的廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)構(gòu)建探析

馮姍姍

【摘要】當(dāng)前新媒體環(huán)境下，傳統(tǒng)廣播電視面臨諸多挑戰(zhàn)，如內(nèi)容同質(zhì)化、技術(shù)落后、受眾流失等，因此，急需創(chuàng)新互動(dòng)方式以提升用戶體驗(yàn)。為更好打造交互式、沉浸式的觀看體驗(yàn)，并滿足用戶對(duì)互動(dòng)與個(gè)性化的需求，本文基于VR與AR，深入分析并構(gòu)建廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)。首先，指出現(xiàn)有廣播電視互動(dòng)虛擬過(guò)程中的問(wèn)題與不足；其次，對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)；最后，通過(guò)系統(tǒng)試運(yùn)行，驗(yàn)證了系統(tǒng)的性能與穩(wěn)定性，以期顯著提升廣播電視的互動(dòng)性與用戶參與度，并促進(jìn)廣播電視行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】VR；AR；廣播電視；互動(dòng)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.11.013

新媒體時(shí)代，用戶對(duì)沉浸式、交互式體驗(yàn)及個(gè)性化的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)廣播電視行業(yè)提出了更高的要求。同時(shí)，伴隨科技的進(jìn)步，VR與AR技術(shù)日益成熟，為廣播電視行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇與可能。VR與AR技術(shù)的融合應(yīng)用，有望為廣播電視行業(yè)打造全新的互動(dòng)虛擬系統(tǒng)，為用戶提供更立體、豐富、真實(shí)的觀看體驗(yàn)。本文通過(guò)深入探析并構(gòu)建廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)，為廣播電視行業(yè)提供了一種創(chuàng)新的技術(shù)應(yīng)用方案，不僅能夠較好地滿足用戶的多元化需求，還有助于推動(dòng)廣播電視行業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，從而更好地應(yīng)對(duì)新媒體時(shí)代的挑戰(zhàn)。

1. 現(xiàn)有廣播電視互動(dòng)虛擬過(guò)程中的問(wèn)題與不足

現(xiàn)有廣播電視互動(dòng)虛擬過(guò)程中仍存在很多問(wèn)題與不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，高昂的成本是一個(gè)顯著的瓶頸。由于VR與AR技術(shù)依賴(lài)于高端硬件設(shè)備與專(zhuān)業(yè)軟件，這使得相關(guān)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)與部署成本顯著上升，對(duì)普通用戶形成了難以跨越的門(mén)檻。其次，用戶體驗(yàn)上的限制也不容忽視。使用VR與AR技術(shù)通常需要用戶具備一定的技術(shù)背景與操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)用戶而言，這可能意味著較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)曲線與額外的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。此外，生理不適也是一個(gè)需要注意的問(wèn)題。VR與AR技術(shù)在使用過(guò)程中可能會(huì)引起視覺(jué)疲勞、暈動(dòng)病等不適感，這些問(wèn)題不僅影響了用戶的舒適度，還可能對(duì)用戶的健康狀況構(gòu)成潛在威脅。最后，接受度不足也是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。部分用戶可能對(duì)VR與AR技術(shù)的全新體驗(yàn)方式感到陌生與不適，這在一定程度上也限制了其在廣播電視互動(dòng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與普及。本文針對(duì)這些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方案，以期推動(dòng)VR與AR技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用與創(chuàng)新。

2. 系統(tǒng)需求分析

為了更好地滿足現(xiàn)代觀眾對(duì)于沉浸式、交互式觀看體驗(yàn)的需求，本文對(duì)系統(tǒng)核心需求進(jìn)行深入分析，主要涵蓋構(gòu)建高度仿真的虛擬環(huán)境、實(shí)現(xiàn)觀眾與虛擬內(nèi)容的自然交互及優(yōu)化推薦策略與節(jié)目設(shè)計(jì)。具體如下：首先，系統(tǒng)需建立逼真的虛擬環(huán)境，包括高層辦公場(chǎng)所、廣播大廳及廣播室等多樣化場(chǎng)景。其次，系統(tǒng)需引入VR技術(shù)，借助頭戴式顯示器等設(shè)備將觀眾無(wú)縫帶入虛擬環(huán)境，為用戶提供身臨其境的觀看體驗(yàn)；與此同時(shí)，AR技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⑻摂M信息層疊加至真實(shí)世界，如演員資料庫(kù)、新聞數(shù)據(jù)或圖片等，從而豐富觀眾的信息獲取與互動(dòng)層次[1]。此外，為提高互動(dòng)體驗(yàn)，系統(tǒng)還需適當(dāng)融入人工智能技術(shù)，如語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、人臉識(shí)別及情感識(shí)別等，使觀眾能通過(guò)語(yǔ)音指令、面部表情等方式自然參與到節(jié)目中。最后，系統(tǒng)還需建立一套完善的數(shù)據(jù)收集與分析機(jī)制，以觀眾興趣與行為為基礎(chǔ)來(lái)優(yōu)化推薦算法與節(jié)目設(shè)計(jì)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)作為綜合性的技術(shù)架構(gòu)，其應(yīng)用層提供了豐富的虛擬體驗(yàn)內(nèi)容，用戶通過(guò)頭戴設(shè)備等與虛擬世界完成互動(dòng)。虛擬環(huán)境本身是由建模模塊創(chuàng)建的，該模塊利用3D模型庫(kù)中的資源來(lái)構(gòu)建逼真的虛擬場(chǎng)景。與此同時(shí)，檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)捕捉用戶的動(dòng)作與指令；反饋模塊確保用戶獲得實(shí)時(shí)的操作反饋；傳感器模塊作為系統(tǒng)的感知部分，用于監(jiān)測(cè)并傳遞外部環(huán)境的信息；控制模塊作為系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)根據(jù)傳感器與用戶輸入靈活調(diào)整虛擬環(huán)境的呈現(xiàn)[2]。這些模塊相互配合，共同協(xié)作，將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界緊密連接，從而為用戶帶來(lái)沉浸式的體驗(yàn)。

3. 廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)組成

廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)采用高度集成、模塊化的設(shè)計(jì)，涵蓋了從數(shù)據(jù)采集到處理、分析、顯示及交互的完整流程，核心組成部分包括先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備、穩(wěn)定的通信接口、高效的數(shù)據(jù)處理單元以及直觀的人機(jī)交互裝置。在數(shù)據(jù)采集端，系統(tǒng)依賴(lài)于各類(lèi)傳感設(shè)備，傳感設(shè)備能夠準(zhǔn)確捕捉變電站設(shè)備的各種狀態(tài)信息，經(jīng)設(shè)備總線與數(shù)據(jù)串行口，狀態(tài)信息被實(shí)時(shí)、高效地傳輸至系統(tǒng)的處理單元。同時(shí)，通信接口的設(shè)計(jì)保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與準(zhǔn)確性，是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)處理方面，本文采用了信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)與算法分析方法。原始信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)采集存儲(chǔ)后，會(huì)進(jìn)行必要的預(yù)處理與格式轉(zhuǎn)換，以更好適應(yīng)后續(xù)的分析需求。而算法分析則負(fù)責(zé)從海量數(shù)據(jù)中提取信息背后的潛在價(jià)值，從而為后續(xù)決策提供支持。人機(jī)交互裝置與數(shù)據(jù)外顯設(shè)備則構(gòu)成系統(tǒng)的用戶界面。利用這些設(shè)備，用戶可以直觀地查看系統(tǒng)狀態(tài)、操作設(shè)備、獲取分析結(jié)果。此外，紅外圖像采集技術(shù)在廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用，它能夠提供豐富的視覺(jué)信息，顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的監(jiān)控能力[3]。廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

本文綜合運(yùn)用了一系列先進(jìn)技術(shù)，主要包括建模與渲染、VR與AR、人工智能及數(shù)據(jù)收集與分析等關(guān)鍵技術(shù)，來(lái)構(gòu)建廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)。其中，借助精細(xì)建模與渲染技術(shù)，系統(tǒng)能夠成功構(gòu)建出逼真的虛擬環(huán)境，為用戶提供沉浸式的體驗(yàn)；VR與AR技術(shù)的應(yīng)用使用戶能夠自然融入虛擬世界，并與虛擬內(nèi)容完成實(shí)時(shí)交互；人工智能技術(shù)的引入為系統(tǒng)增加了智能識(shí)別與處理能力，如情感分析、語(yǔ)音識(shí)別等，有效提升了用戶交互的便捷性與智能化水平；通過(guò)數(shù)據(jù)收集與分析技術(shù)，系統(tǒng)有望深入了解用戶行為與需求，從而為提升用戶體驗(yàn)與優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有力數(shù)據(jù)支持[4]。

3.2 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

構(gòu)建廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)過(guò)程中面臨諸多技術(shù)難點(diǎn)。首要挑戰(zhàn)便是高成本問(wèn)題。為解決這一難題，本文采用模塊化設(shè)計(jì)策略，通過(guò)充分復(fù)用現(xiàn)有硬件與軟件資源來(lái)降低成本。同時(shí)，積極探索利用開(kāi)源技術(shù)與平臺(tái)的可能性，進(jìn)一步減少開(kāi)發(fā)與部署的費(fèi)用。其次，用戶需要過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)是系統(tǒng)推廣中不可忽視的障礙，為有效縮短用戶學(xué)習(xí)時(shí)間，本文設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)潔的操作流程與直觀的用戶界面，以提供更易上手的使用體驗(yàn)。此外，提供在線幫助與詳細(xì)的用戶指南來(lái)幫助新用戶快速熟悉并上手使用該系統(tǒng)。在減輕用戶使用VR與AR技術(shù)時(shí)的不適感方面，本文引入先進(jìn)的顯示技術(shù)與動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，這些技術(shù)手段有助于顯著減少視覺(jué)疲勞與眩暈感，從而提升用戶的舒適度[5]。另外，通過(guò)提供自然交互方式并精確跟蹤用戶動(dòng)作，系統(tǒng)進(jìn)一步降低了操作難度，并減輕了用戶的不適感。最后，為提高用戶接受度，本研究注重收集與分析用戶反饋，通過(guò)持續(xù)改進(jìn)用戶體驗(yàn)與系統(tǒng)功能，更好地滿足用戶的多元化需求。

3.3 互動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 主控中心與有源控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

在構(gòu)建廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)時(shí)，主控中心扮演著不可或缺的角色。它位于系統(tǒng)的中心位置，作為協(xié)調(diào)與管理各個(gè)組件的核心樞紐，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為進(jìn)一步確保整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行并具有高效性能，本文還引入了有源控制網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠持續(xù)、穩(wěn)定地為系統(tǒng)提供所需的電源供給，從而保證各組件始終保持在最佳工作狀態(tài)。主控中心與有源控制網(wǎng)絡(luò)的緊密結(jié)合，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速而高效的數(shù)據(jù)處理與傳輸。高效的數(shù)據(jù)處理能力一方面能夠?yàn)橛^眾帶來(lái)更生動(dòng)、真實(shí)的虛擬體驗(yàn)，另一方面有助于為廣播電視行業(yè)提供新的發(fā)展機(jī)遇。此外，主控中心還具備出色的擴(kuò)展性與靈活性，能夠輕松應(yīng)對(duì)不斷變化與增長(zhǎng)的互動(dòng)需求。不論是增加新設(shè)備還是升級(jí)現(xiàn)有組件，主控中心都可以快速適應(yīng)，并為系統(tǒng)帶來(lái)全新的功能與體驗(yàn)。

3.3.2 VR+AR顯示與交互設(shè)備的選擇

設(shè)計(jì)過(guò)程中，顯示與交互設(shè)備的選擇至關(guān)重要。本研究選用了AR眼鏡、VR/AR道具等高端設(shè)備，旨在確保觀眾能享受到沉浸式的視覺(jué)盛宴。這些先進(jìn)設(shè)備一方面能夠提供清晰細(xì)膩的圖像，另一方面可以精準(zhǔn)捕捉觀眾的頭部與眼部細(xì)微動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)與虛擬世界的流暢、自然交互。與此同時(shí)，系統(tǒng)還配備了手套、手柄等多樣化的交互工具，極大豐富了觀眾與虛擬對(duì)象的互動(dòng)方式，使體驗(yàn)更為直觀、真實(shí)。此外，在選擇這些設(shè)備時(shí)，還充分考慮到用戶體驗(yàn)與系統(tǒng)的實(shí)際需求，力求為觀眾帶來(lái)最真實(shí)、最優(yōu)質(zhì)的虛擬體驗(yàn)。本文通過(guò)綜合運(yùn)用各種顯示與交互設(shè)備，顯著提升廣播電視節(jié)目的吸引力與互動(dòng)性的同時(shí)，也為廣播電視行業(yè)的技術(shù)革新與發(fā)展注入新的活力。

3.3.3 內(nèi)容生成平臺(tái)的構(gòu)建與功能

內(nèi)容生成平臺(tái)在廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)中起著核心作用。該平臺(tái)主要負(fù)責(zé)生成高質(zhì)量的虛擬內(nèi)容，涵蓋場(chǎng)景、角色、道具等多元化元素，旨在為觀眾呈現(xiàn)豐富多樣的視聽(tīng)盛宴。憑借高效的內(nèi)容生成算法與尖端技術(shù)支持，該平臺(tái)能迅速、精確地構(gòu)建出逼真的虛擬世界，令觀眾仿佛身臨其境。其強(qiáng)大的靈活性與可擴(kuò)展性使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)能夠輕松應(yīng)對(duì)不同類(lèi)型、規(guī)模的節(jié)目制作需求，為創(chuàng)作者提供了更廣闊的創(chuàng)作空間。與此同時(shí)，內(nèi)容生成平臺(tái)與先進(jìn)的VR與AR顯示設(shè)備緊密融合，為觀眾帶來(lái)了前所未有的沉浸式互動(dòng)體驗(yàn)，顯著增強(qiáng)了廣播電視節(jié)目的吸引力與傳播效果[6]。此外，該平臺(tái)還具備實(shí)時(shí)更新與動(dòng)態(tài)調(diào)整的功能，確保觀眾能持續(xù)享受到最精彩、最新穎的虛擬內(nèi)容，更好地滿足用戶不斷變化的觀賞需求。

4. 系統(tǒng)試運(yùn)行與結(jié)果分析

4.1 試運(yùn)行目的與流程

為確保系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的性能與穩(wěn)定性，本文對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行。試運(yùn)行的主要目的在于全面檢測(cè)系統(tǒng)各組件的協(xié)同工作能力，以及系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)行表現(xiàn)。通過(guò)模擬實(shí)際使用場(chǎng)景與用戶操作，試運(yùn)行旨在識(shí)別并解決潛在的問(wèn)題，為系統(tǒng)的正式上線做好充分準(zhǔn)備。試運(yùn)行整體流程涵蓋系統(tǒng)初始化、功能測(cè)試、性能測(cè)試與穩(wěn)定性測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)。在初始化階段，確保系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)置達(dá)到預(yù)期狀態(tài)；功能測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)各功能模塊是否正常工作；性能測(cè)試著重評(píng)估系統(tǒng)在高負(fù)載情況下的表現(xiàn)；穩(wěn)定性測(cè)試則通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行來(lái)檢查系統(tǒng)是否存在穩(wěn)定性問(wèn)題。此外，本文也注重?cái)?shù)據(jù)收集與分析，以此為后續(xù)系統(tǒng)優(yōu)化提供重要依據(jù)。

4.2 系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性分析

試運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能與穩(wěn)定性分析至關(guān)重要，該過(guò)程旨在全面客觀評(píng)估系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的表現(xiàn)，涉及圖像渲染速度、數(shù)據(jù)傳輸效率、用戶響應(yīng)時(shí)間及系統(tǒng)崩潰率等關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)綜合運(yùn)用多種測(cè)試方法與工具，本研究對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入測(cè)試，并收集大量寶貴數(shù)據(jù)。廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。

分析結(jié)果顯示，該系統(tǒng)在圖像渲染與數(shù)據(jù)傳輸方面表現(xiàn)出色，能夠滿足廣播電視互動(dòng)虛擬應(yīng)用的高要求。同時(shí)，用戶響應(yīng)時(shí)間也保持在較低水平，有效提升了用戶體驗(yàn)。在穩(wěn)定性方面，系統(tǒng)崩潰率極低，表現(xiàn)出良好的健壯性。這些成果得益于先進(jìn)的VR與AR技術(shù)的應(yīng)用與良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。未來(lái)，將繼續(xù)優(yōu)化與完善系統(tǒng)性能，提升穩(wěn)定性，為廣播電視互動(dòng)虛擬應(yīng)用的創(chuàng)新與發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

5. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)有效融合VR與AR技術(shù)，本研究成功構(gòu)建了一個(gè)具有交互性與沉浸感的廣播電視虛擬系統(tǒng)，從而為用戶提供了全新的觀看體驗(yàn)。然而，該研究仍存在一些局限性，如設(shè)備成本較高、技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性等。伴隨技術(shù)的不斷進(jìn)步與成本的降低，廣播電視互動(dòng)虛擬系統(tǒng)將在廣播電視領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，從而更好地滿足用戶日益增長(zhǎng)的個(gè)性化需求，并有力促進(jìn)廣播電視行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。

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