虛擬演播技術在氣象培訓精品課程中的應用探析

王永鋒

摘 要：精品課程建設是氣象教育培訓能力建設的一項重要教學改革工程。虛擬演播技術豐富了精品課程教學資源的制作手段，推動了優(yōu)質教學資源的開發(fā)與傳播。該文就虛擬演播室技術在氣象精品課程中的應用做了詳細的闡釋，這對進一步完善精品課程的建設有重要意義。

關鍵詞：精品課程 虛擬演播室 技術應用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0228-02

以加強氣象培訓核心能力建設為重點，以提升氣象教育培訓的質量和效益為核心，是氣象教育培訓的指導思想。大力開展教材建設，著力開發(fā)一批特色鮮明、針對性和實用性強的精品培訓課程是氣象教育培訓能力建設的一項重要教學改革工程。故此，如何充分發(fā)揮虛擬演播室技術輔助教學在培訓教學中的作用，使精品課程“精益求精”，提高培訓效益，正受到氣象教育培訓技術工作者的關注。

1 虛擬演播室技術在氣象精品課程制作中的流程

1.1 虛擬演播室（Virtual Studio）技術

虛擬演播室技術是在傳統的色鍵扣像技術的基礎上發(fā)展起來的一種電視節(jié)目制作技術，它可以將計算機制作的三維虛擬場景與現場真實攝像機拍攝的人物活動圖像進行數字化實時合成，使人物動作與虛擬背景同步變化，實現前景與背景的完美結合[1]。攝像機拍攝的現場已經不再是傳統意義上的物理空間，被拍攝對象的活動空間可以置換成任何需要的背景，即使面積很小的演播室，也可以制作出大背景、大空間的效果。它的出現突破了傳統布景、道具、燈光、場地等空間環(huán)境、空間距離和事實物體的約束，為制作人員提供了無限自由的創(chuàng)造空間，以各種新穎、奇特的創(chuàng)意豐富了教學內容。虛擬演播室技術在教學中的應用，從根本上改善了傳統演播室錄制課程的局限性，解決了傳統演播室造價昂貴、錄制的課程缺乏真實感、教學模式枯燥乏味等問題。

1.2 較之傳統精品課程不同的制作流程

傳統的精品課程的教學錄像絕大多數都是在普通多媒體教室攝制完成，課內教學多媒體輔助工具多為幻燈片課件（PPT格式），教師在講解知識的同時通過展示幻燈片對授課內容進行補充和完善。故此，傳統精品課程的制作基本上以主講教師的鏡頭和對應的幻燈片課件的相互切換來完成。但這種方法錄制的視頻，形式比較單一，主要以教師頭像為主，環(huán)境多為課堂，學生在觀看時會感受與置身教室聽講無異。而且，在普通課室錄制，受燈光、音響、環(huán)境的限制，也很難獲取高質量視頻畫面和清晰無噪的音響效果，達不到精品課程對視、音頻高質量的制作要求。

基于虛擬演播室技術下的精品課程相對比傳統精品課程在拍攝與制作流程上有了很大改觀。其基本流程是，授課教師擬出課程制作方案；設計人員根據方案畫出分鏡頭寫出實操腳本；模型師在電腦中創(chuàng)建模型及貼圖；虛擬演播室操作者與教師合作進行課程錄制、后期制作及視頻輸出[2]。主講教師的授課地點不再是普通的教室，而是虛擬演播室的藍箱內。授課老師在藍箱內完成授課計劃，其余后續(xù)制作大多由技術人員完成。我們把攝像機拍攝到的主講教師、教具等物體稱為前景圖像，把電腦軟件制作的圖片、三維模型作為為虛擬場景。虛擬演播室系統把前景圖像與虛擬場景恰當的結合在一起，使視頻圖像與虛擬背景同步變化。虛擬場景的設計幾乎不再受限制，只要符合課程要求，像場景的大小、布局、材料、道具、動畫等均可根據課程內容，創(chuàng)作人員任意想象、自由發(fā)揮，使得視頻與虛擬背景更能真實和貼切地反映課程內容。

可以說，運用虛擬演播室技術制作精品課程是一個再創(chuàng)作的過程，它不光涉及到優(yōu)秀的教師充分展示教學風采和人格魅力，還需要專業(yè)的攝像技術與優(yōu)秀的后期制作通力合作，也就是說它不再是一兩個人就能充分使用好的系統，它需要導演、創(chuàng)意者、美術設計、三維建模者、演員及虛擬系統的操作者等人員的通力配合，才能制作出內容精湛、形式精美的課程視頻。尤其是虛擬3D背景的制作，要達到亂真效果，更需要手法熟練、審美較高的電視制作技術人員。

2 虛擬演播室在氣象精品課程制作中的應用

虛擬演播室技術在氣象精品課程中的運用大大增強了精品課程的視覺傳播效果，它在教學方面主要被用于以下幾個方面。

2.1 虛擬場景制作、節(jié)約制作成本

虛擬演播室系統中，計算機產生的二維或三維場景幾乎不受限制，只要能夠按照課程的要求進行，創(chuàng)作人員可以自由發(fā)揮， 隨意想象，制作出與課程內容及主題相適應的場景。比如場景內的布局擺設、道具的選擇、材料的應用等都可以隨意設置。同時也不受空間以及時間距離的控制，嘉賓和講師可以身處任何地方、任何國家，都能夠將不同距離的人同時聚集在一個場景中，只要能夠發(fā)揮想象，便可以制作出獨一無二的、富有創(chuàng)作氣息的演播室。即節(jié)省了時間成本和布景、制作道具等的人力、物力成本，而且豐富了節(jié)目內容，增加了節(jié)目的藝術氣息和創(chuàng)造性。

2.2 虛擬環(huán)境合成，創(chuàng)設教學情境

運用虛擬演播室技術創(chuàng)設與教學情境相協調的環(huán)境，依靠生動豐富的虛擬場景烘托教學氣氛，增強教學效果。氣象知識淺顯但內容抽象，它的內容廣泛而復雜、時空跨度大。特別是《氣象學與氣候學》，它研究的對象是氣象、天氣、氣候，教材主要介紹大氣物理屬性、大氣運動、天氣系統、氣候形成與劃分、氣候變化及人類活動影響等方面的基礎理論知識。大多數學生在學習這門課程中，普遍感到比較難學。如果教師在講課過程中可以真實再現雷電、冰雹、臺風和霧霾等極端災害性天氣情景，讓學生“零距離”感受天氣的奧秘，有助于激發(fā)學生的求知欲，創(chuàng)設良好的教學情境方面的作用是不可估量的，會收到一定的效果。

2.3 創(chuàng)設實驗環(huán)境，再現實訓教學，提高教學質量

對于一些演示試驗或者動作、技能類的教學課程，可以不受真實條件的約束，而是通過虛擬演播室的融合以直觀的形式展現在學習者的面前，這樣不僅可以加強學習者對學習內容的理解，還可以方便學習者觀察、模仿，達到事半功倍的學習效果。endprint

氣象自動觀測站因為其結構復雜，檢測技術先進，從而為操作、維護和故障修理人員快速準確掌握其操作方法、維護和修理規(guī)范帶來的一定的難度。常規(guī)自動化觀測站設備的培訓，內部構造講解是難點也是重點，往往以實際設備為基礎展開，在培訓過程中，這種方法很容易造成設備的損傷，甚至造成不必要的人員傷亡，帶來巨大的經濟損失。而通過構建三維虛擬模型，教師可以把自身置于儀器設備的內部構造中進行講解，通過這種獨特的視覺表現力，使學生對設備的工作原理、運轉流程、表現方式等教學難點一目了然。擺脫真實氣象站培訓的物理空間限制，使受訓者不再受困于無法現場演示、現場培訓復雜等問題。

而且對需要實驗操作的觀測儀器，事先可以在實驗室錄制好。剪輯過程中，跟隨教師口授的步驟，將準確細致的實驗畫面穿插演示，很好地實現教師連貫講授與多角度多環(huán)節(jié)實驗過程之間的無縫鏈接。對一些關鍵的實驗步驟，教學難題，在視頻拍攝中，可以用特寫鏡頭加以放大，在后期剪輯中，也可以對該段內容進行多次重現，這樣可以大大減少教師的試驗次數，縮短重復工作時間，增加對學生的指導時間，極大地方便實訓教學的開展和學生技能水平的提升。

2.4 虛擬人物出席，創(chuàng)設遠程互動教學模式

虛擬演播室可以提供人物虛擬出席的場景等，虛擬演播室制作方式不僅適合重現演播室內人物之間的交流，還可通過虛擬出席的方式將演播室外的人“請”進演播室，與演播室內的人物進行交流[3]。這種技術可以將異地傳送來的視頻實況無縫地合成至本地演播室，將異地的教師（學生）與本地的學生（教師）不需要視頻窗口就能夠實時地結合在一個虛擬教學場景中，進行學習與交流，將遠程學習變?yōu)楸镜貙W習，實現了實時的交互學習。

由于虛擬演播室的電子背景是由計算機產生的，如果把位置信息和視頻數據放在一起傳輸，通過設定圖像的反饋區(qū)域就可以實現遠程教育的交互，創(chuàng)設一個人性化的學習環(huán)境，使遠教學生能夠在自然、親切的氣氛中進行學習，以達到激發(fā)學生學習興趣和理解記憶的目的。比如，在學習雷達、觀測設備維修等一些操作技術很強的知識時，由于實際情境的復雜性，書本學習的技術理論多數情況不能解決實際問題，要求學習者必須跟隨教師進行實踐操作?？墒?，對于某些學習者來說，由于這樣那樣原因，不便于實地學習，利用虛擬演播室可以使身處異地的教師和學習者共處一個教學環(huán)境，這樣就可以“手把手”地傳授相關知識技能和操作技能，學習者也可以隨時提出問題請教師指導，這樣不僅節(jié)省時間和費用，還得到了應有的學習效果。

2.5 字幕信息加工，豐富課程可視性

虛擬演播室系統可以對字幕信息進行加工，使字幕信息以更直觀、更富可視性和包裝性的方式呈現出來，更好地發(fā)揮字幕在教學節(jié)目中的作用。此外，系統可用多種方式靈活地顯示數據、圖形、圖表等信息， 將抽象數據以可視化的方式呈現出來，是課程信息傳播的有效輔助手段。

2.6 多場景運用，豐富內容表現形式

對不同場景中拍攝的素材，運用多場景的內容表現形式，通過虛擬大屏幕特技，引進虛擬演播室，增強可視性。比如在防災減災和應急管理教學培訓、重大氣象災害管理課程培訓等中，可以把不同場景拍攝的自然災害素材，根據教學需求創(chuàng)建不同的“現場”，大屏幕特技、數字轉場特技等可使節(jié)目自然地實現各個“現場”之間的轉換。不同的場景可有效保持學生的注意力，增強節(jié)目傳播內容的真實性，增強節(jié)目的傳播效果。

3 結語

隨著計算機及多媒體技術的不斷發(fā)展，虛擬演播室技術也日臻成熟，利用虛擬演播技術突破氣象培訓教學中的難點、突出教學重點，啟發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生的分析判斷能力、抽象概括能力，幫助學生建立起氣象學的立體空間感，激發(fā)學生的學習興趣，能夠發(fā)揮其重要的輔助作用，這無疑為氣象教學注進了新的活力。精品課程代表著優(yōu)質的教學資源，體現著氣象培訓的教育理念與教育特色。利用虛擬演播室技術，制作出優(yōu)良的課程畫面，這對提高氣象培訓的教學質量和人才培養(yǎng)質量，有著現實而深遠的意義。

參考文獻

[1] 董武紹，李端強.對高校虛擬演播室建設的探討[J].電化教育研究，2007（2）：62-64.

[2] 胡正寧，王寶連.論虛擬演播室技術在教育節(jié)目中的應用[J].內江科技，2013（10）：60-61.

[3] 唐忠，陽革鋒.虛擬演播室技術在高校教學中的應用[J].中國電化教育，2009（7）：116-118.endprint