淺析虛擬演播室技術的教育應用

摘 要：虛擬演播室技術的應用為教育技術工作者把先進的教育思想整合到目前的教學實踐中開拓了思路。本文通過敘述虛擬演播室的概念、基本原理，分析虛擬演播室技術在教育應用的優勢與不足，從而指出虛擬演播室在教育應用中應用現狀及未來發展。

關鍵詞：虛擬演播室；教育應用；

1、概述

1.1 虛擬演播室的概念

虛擬演播室（Virtual Studio）是近年來虛擬現實技術和傳統的色鍵摳像技術相結合的產物，是一種將真實攝像機所拍攝的畫面實時地與計算機圖形工作站生成的三維虛擬場景進行合成的新型電視節目前期制作系統。

1.2 虛擬演播室的基本原理

在虛擬演播室中，把攝像機拍攝到的人物、景物稱為前景圖像，而把通過計算機動畫軟件制作的二維或三維動畫圖形，稱為虛擬背景或虛擬場景。我們知，雖然虛擬演播室前景、背景圖像也是靠色鍵技術合成的，但二者之間卻有“同步聯動”關系，即將拍攝前景的攝像機進行搖移、俯仰、變焦、聚焦動作時，可以通過獲取攝像機的各種運動參數（搖移、俯仰、變焦、聚焦、攝像機空間位置等），去控制背景圖像生成裝置，使之生成與前景圖像保持透視關系的背景圖像，最后通過色鍵將前景、背景圖像合成輸出。

2、虛擬演播室技術在教育應用中的優勢與不足

2.1虛擬演播室技術的優勢

虛擬演播室之所以能在教育應用中開辟新局面是因為其有著其他媒體和技術所沒有的優點：

2.1.1創意自由，布景方便

隨著信息技術和多媒體技術的發展，虛擬演播室產生的虛擬場景幾乎不受限制，實現真實場景無法達到的許多效果，給創作人員帶來了充足的創意空間，教學設計思路也不再被演播室的大小和節目組資金狀況所限制。只要符合教學目的要求，創作人員可任意想象、自由發揮。同時，虛擬演播室技術在布景方面有得天獨厚的能力，計算機能夠生成在真實演播室中無法制作的背景。

2.1.2 生動有趣，提高效率

由于虛擬演播室技術中的布景都是合乎比例的立體設計，因此當攝像機移動時，虛擬的布景與前景畫面都會出現相應的變化，形成“真實”的虛擬畫面。演播室現場視頻可以實時地與計算機產生的三維圖形完美地組合在一起，人物和虛擬場景可以實現天衣無縫的結合，使播出的效果達到一種驚人的、傳統技術望塵莫及的全新境界。借助虛擬演播室技術，不僅能將一些抽象的理論、煩瑣的公式推導，用圖形顯示的方式和虛擬的場景展示在學生面前，而且活躍了課堂氣氛，在寓教于樂的氣氛中，達到了理解和掌握基本內容的目的，起到事半功倍的效果。

2.1.3 節約資金，省時省力

虛擬演播室只需一個藍幕布景，利用虛擬現實技術，可以制作出各種形式的、能與主題相配的場景。利用虛擬演播室技術，可以方便地對虛擬場景（教具）增刪、移位等變化，這為教學的設計創意提供了極大的方便。此外，同一演播室能為多套節目所用，不需要增加額外的制景費用，使演播室資源得到充分利用，從而大大降低了由于教育節目多樣化帶來的對空間、時間和財力的要求。

2.2 虛擬演播室技術的不足

2.2.1 真實性不足

這是因為虛擬場景的生成不僅受軟件功能缺陷的限制，而且硬件速度問題也是一個制約因素。雖然現在能使用三維虛擬演播室達到逼真的三維效果，但價格昂貴仍是一個不可逾越的障礙。

2.2.2 對操作者有較高的要求

利用虛擬演播室進行節目創作更加復雜，對節目制作人員也提出了更高的要求，尤其是三維系統運作過于復雜，非專業人士很難勝任操作。

2.2.3 燈光問題

虛擬演播室的燈光效果不如實景具有親和力，近景的光線“平”，沒有層次，遠、中、近景難以做到近實、遠虛的真實效果，虛擬燈光與實際燈光存在位置、強弱、冷暖、數量等著異，容易導致主持人與生成的場景脫節。

2.2.4 延時問題

虛擬場景的生成不僅存在攝像跟蹤延時，而且系統接受、處理和運算數據都需要時間。因此在前景與虛擬場景合成之前，首先要對前景進行相應的延時處理，另外聲音信號也要做相同的延時處理，以保證演員的聲音與口型一致，以確保觀眾看到的音視頻同步。

3.虛擬演播室技術在教育中的應用現狀與未來發展

3.1 應用現狀

隨著計算機圖形處理技術、多媒體技術、視頻數字化的發展，不僅虛擬演播室技術日趨完善，已經達到了實際應用的程度，而且虛擬演播室系統的性價比得到大幅提升，加快了虛擬演播室在教育領域的應用速度。虛擬演播室在教育領域中的應用，越來越引起了教育界人士的重視。虛擬演播室建設，已成為目前教育技術界人士所關注的問題之一。

在教育電視節目中，虛擬演播室技術在虛擬場景的生成方面的突出優勢為教育節目提供了豐富的創作手段。虛擬演播室主要應用于場景的制作，場景的設計隨教學形式或課程內容而變化。

在遠程教學中，虛擬演播室技術可將遠地演播室中專家的實況視頻與本地演播室中教師的場景視頻實時地結合在一個虛擬場景中，兩人可以在虛擬場景中面對面地相互交談、演示，學生覺察不到他們是身處異地，增強現場感、參與感。

3.2 未來發展

隨著信息化、數字化平臺的不斷涌現，實時地將眾多數據以圖形、場景的模式加入到虛擬演播室系統中，是其中的一個重要發展方向。而利用這些新技術制作教育電視節目并非還很遙遠，期待著它們的出現給我們帶來全新的感受和沖擊力。同時，近年來提出的MPEG-4 壓縮技術是一種基于對象的編碼方式，非常適合于教育虛擬演播室系統，它的出現必將對虛擬演播室技術的發展及應用起很大的推動作用。隨著這項技術的發展，虛擬演播室系統將會在教育電視節目制作領域發揮出不可估量的重要作用。

關注虛擬演播室技術的發展，探索虛擬演播室技術在教育中的運用方法、模式和基本原則是教育技術工作者的新任務。

參考文獻：

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