虛擬現(xiàn)實技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

汪謝玲

（安徽省桐城市融媒體中心，安徽 安慶 231408）

0 引言

本文深入探討虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)及其在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，通過對虛擬攝像機、虛擬演播室、虛擬數(shù)字人和虛幻引擎等關(guān)鍵技術(shù)的詳細(xì)剖析，旨在揭示這些創(chuàng)新技術(shù)如何推動廣播電視行業(yè)的發(fā)展，為節(jié)目創(chuàng)作和觀眾體驗帶來全新的可能性。期望通過本文的研究，為VR 技術(shù)的未來發(fā)展提供有益啟示。

1 VR 技術(shù)概述

1.1 定義和基本原理

VR 是一種計算機技術(shù)，通過模擬感官體驗，將用戶沉浸于虛構(gòu)的環(huán)境中。其基本原理包括感知、互動和沉浸。感知是指通過視覺、聽覺等感官模擬現(xiàn)實世界，互動支持用戶通過設(shè)備和系統(tǒng)與虛擬環(huán)境進(jìn)行實時交互，而沉浸則創(chuàng)造出一種身臨其境的感覺。VR 技術(shù)依賴頭戴式顯示器、傳感器和計算機圖形學(xué)等核心組成部分。通過不斷創(chuàng)新和發(fā)展，VR 已成為一項綜合技術(shù)，推動了娛樂、醫(yī)療及教育等多個領(lǐng)域的變革，為用戶提供了全新的體驗和交互方式[1]。

1.2 主要技術(shù)組成

VR 技術(shù)由多種關(guān)鍵技術(shù)組成，共同構(gòu)建出引人入勝的沉浸式體驗。近眼顯示技術(shù)是VR 的基礎(chǔ)，通過頭戴式顯示器將虛擬環(huán)境投射到用戶視網(wǎng)膜上，創(chuàng)造逼真的視覺感受。渲染處理技術(shù)負(fù)責(zé)處理和呈現(xiàn)虛擬場景的圖形，確保高質(zhì)量的視覺效果。感知交互技術(shù)使用戶能夠與虛擬環(huán)境進(jìn)行實時互動，包括手勢識別、眼球追蹤和觸覺反饋等技術(shù)，增強用戶在虛擬世界中的身臨其境感。網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)是VR 關(guān)鍵技術(shù)之一，確保實時、流暢的虛擬體驗。快速的數(shù)據(jù)傳輸和低延遲對于保持用戶的沉浸感至關(guān)重要。內(nèi)容生產(chǎn)技術(shù)涉及虛擬場景、角色建模、動畫制作等方面，是創(chuàng)造引人入勝體驗的關(guān)鍵。壓縮編碼技術(shù)用于管理大量圖像和視頻數(shù)據(jù)，提高傳輸效率。安全可信技術(shù)涉及用戶隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)，確保VR 環(huán)境的安全性，包括身份驗證、數(shù)據(jù)加密和防病毒措施，維護(hù)用戶信息的安全。這些技術(shù)協(xié)同作用，使VR 成為一項全面、復(fù)雜的科技，推動了其在娛樂、醫(yī)療、培訓(xùn)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[2]。

1.3 發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

VR 技術(shù)經(jīng)歷了持續(xù)而迅猛的發(fā)展。VR 起源于20 世紀(jì)六七十年代的實驗性階段，逐漸演進(jìn)為可商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)。20 世紀(jì)90 年代初，首批商用頭戴式顯示器出現(xiàn)。然而，由于技術(shù)限制和市場需求不足，VR 在此后幾年進(jìn)入了相對低迷的時期。近年來，隨著計算能力、傳感器技術(shù)和圖形處理能力的顯著提升，VR 迎來了新一輪的繁榮。大量行業(yè)投資、創(chuàng)新應(yīng)用和用戶接受度的提高，使VR 技術(shù)在娛樂、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展，成為科技領(lǐng)域備受關(guān)注的前沿技術(shù)之一。《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026 年）》指出，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略窗口期已然形成，虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵器件、終端外設(shè)、業(yè)務(wù)運營平臺、內(nèi)容生產(chǎn)工具、專用信息基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)業(yè)化供給能力大幅度提升[3]。

2 VR 技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用

2.1 虛擬攝像機在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

虛擬攝像機技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出革命性的變革。通過虛擬攝像機，制片人能夠輕松創(chuàng)建虛擬場景，無須實際搭建復(fù)雜的布景。這種技術(shù)通過計算機圖形學(xué)和實時渲染，使得觀眾可以感受到身臨其境的視覺效果。虛擬攝像機不僅為廣播制作提供了更大的創(chuàng)意自由度，還顯著減少了制作成本和時間。在實時直播中，虛擬攝像機技術(shù)能夠?qū)崨r內(nèi)容與虛擬元素相結(jié)合，為觀眾呈現(xiàn)更為豐富、引人入勝的視聽體驗。這項技術(shù)的成功應(yīng)用拓展了廣播電視的創(chuàng)作空間，使得節(jié)目制作更具創(chuàng)新性和互動性，為觀眾帶來了全新的視覺享受。

以4K花園公司研發(fā)的國內(nèi)首個專業(yè)級、多機位、8K 3D VR 直播系統(tǒng)滿天星為例，虛擬攝像機在這個直播系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，支持實時8K 50p VR影像拼接校正和輸出，通過配備多套8K 3D VR 攝像機，支持VR 現(xiàn)場直播、轉(zhuǎn)播等活動，被廣泛應(yīng)用于大型活動、賽事、演出、文旅、直播電商等8K VR現(xiàn)場直播等活動中，在移動咪咕街舞大賽、國家大劇院演出等活動中取得顯著成績。如4K 花園與咪咕視頻合作的《動感地帶·2022 中國街舞聯(lián)賽（上海站）暨中國國家霹靂舞隊選拔賽》，4K 花園公司為比賽活動配備了完整的8K 3D VR 多機位現(xiàn)場轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，布置6 個8K 3D VR 轉(zhuǎn)播機位，通過虛擬攝像機采集不同角度的超高清畫面，并向咪咕平臺推送2D 4K 360°VR 全景、3D 4K 和8K 180°立體VR三種不同的VR 直播信號[4]。

2.2 虛擬演播室在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

虛擬演播室技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，為傳統(tǒng)演播室注入了新的活力。這項技術(shù)通過將現(xiàn)實主持人嵌入虛擬場景，創(chuàng)造出逼真的背景和特效，提高了電視節(jié)目的視覺吸引力。主持人可以在實際物理空間中與虛擬元素進(jìn)行互動，營造出獨特而生動的節(jié)目氛圍。虛擬演播室技術(shù)不僅為廣播制作帶來了更大的創(chuàng)意空間，還極大地提升了制作效率，減少了實際搭建演播室的成本和時間。這一技術(shù)使得觀眾沉浸在更具藝術(shù)感和創(chuàng)新性的電視節(jié)目中，推動了廣播電視行業(yè)向VR 技術(shù)的轉(zhuǎn)型，為節(jié)目制作和觀眾體驗帶來了新的可能性。

虛擬演播室由發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）顯示屏、渲染服務(wù)器、合成服務(wù)器、相機追蹤系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)及音響系統(tǒng)等組成，具有沉浸式空間透視、相機追蹤、人體捕捉、實時渲染以及增強現(xiàn)實特效等功能。虛擬演播室包括VP 攝影棚、拓展現(xiàn)實（Extended Reality，XR）延展拍攝兩種虛擬制作方式，被廣泛應(yīng)用于電影、電視節(jié)目、娛樂節(jié)目等制作中。以2021 年愛奇藝云演出產(chǎn)品“虛實之城”沉浸式虛擬演唱會為例，依托虛擬演播室XR 延展拍攝、虛擬制作等技術(shù)，實現(xiàn)粉絲與偶像的“跨時空互動”。此次演唱會采用了多個XR 虛擬機位與影視級制作設(shè)備，支持實時渲染，為不同曲風(fēng)的虛擬場景制作提供技術(shù)支持，將原始叢林、埃及金字塔、獅身人面像等場景完美呈現(xiàn)，帶給觀眾極具視覺沖擊力的沉浸式視聽體驗[5]。

2.3 虛擬數(shù)字人在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

虛擬數(shù)字人技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，為節(jié)目創(chuàng)意和制作注入了新的活力。這一技術(shù)通過數(shù)字建模和動畫技術(shù)，創(chuàng)造出逼真的虛擬主持人、演員或角色，為節(jié)目增添獨特的人物魅力。虛擬數(shù)字人可以應(yīng)用于不同節(jié)目形式，從新聞主播到娛樂節(jié)目的主持人，甚至是虛擬演員。其靈活性和互動性使其成為吸引觀眾、提高娛樂價值的強大工具。此外，虛擬數(shù)字人的應(yīng)用還拓展了廣播電視行業(yè)的商業(yè)機會，如虛擬代言人、廣告模特等。這一技術(shù)的不斷創(chuàng)新，推動了電視節(jié)目制作的前沿，為觀眾呈現(xiàn)更富創(chuàng)意和未來感的電視內(nèi)容。

以湖南芒果無際科技有限公司虛擬數(shù)字人在超高清視頻領(lǐng)域的應(yīng)用——《你好，星期六》虛擬數(shù)字主持人“小漾”為例，其以獨創(chuàng)的虛擬數(shù)字人技術(shù)為基礎(chǔ)，展示了該公司在數(shù)字人實時驅(qū)動和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的引領(lǐng)地位。通過先進(jìn)的技術(shù)解決方案，小漾以周播形式呈現(xiàn)，實現(xiàn)了數(shù)字主持人的歷史性突破。該公司通過搭建基于深度學(xué)習(xí)的虛擬人算法架構(gòu)，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，確保小漾在節(jié)目中呈現(xiàn)出高度逼真和流暢的表現(xiàn)，不僅推動了超高清視頻制作的技術(shù)創(chuàng)新，也為數(shù)字主持人在電視娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用開創(chuàng)了新的可能性。此外，虛擬數(shù)字主播洛天依、元小雅、柳夜熙、Vince 等也被廣泛應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域，如2020 年浙江衛(wèi)視音樂類綜藝《天賜的聲音》收官之戰(zhàn)中，除了常駐音樂合伙人、過往飛行嘉賓，虛擬歌手洛天依也首次亮相大型音樂綜藝節(jié)目，與張韶涵同臺演繹熱門歌曲《芒種》，與白舉綱共同演唱洛天依名曲《萬古生香》，帶給觀眾全新的音樂綜藝視聽體驗[6]。

2.4 虛幻引擎在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

虛幻引擎技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，彰顯了其在實時渲染和VR 領(lǐng)域的強大潛力。虛幻引擎通過高度靈活和可定制的游戲引擎平臺，為廣播電視制作提供了先進(jìn)的圖形效果和互動性。其實時渲染功能使得制片人能夠在實況節(jié)目中即時插入高質(zhì)量的虛擬元素，創(chuàng)造引人入勝的視覺效果。虛幻引擎還支持VR 和增強現(xiàn)實技術(shù)，為觀眾提供沉浸式體驗。在廣播電視行業(yè)，虛幻引擎的應(yīng)用范圍涵蓋了節(jié)目制作、特效增強及虛擬演播室等多個方面，為電視節(jié)目賦予了更高水平的創(chuàng)意和技術(shù)實現(xiàn)，推動了廣播電視體驗的革新。

以虛幻引擎5 在音樂領(lǐng)域的應(yīng)用為例，虛幻引擎可創(chuàng)作人工智能（Artificial Intelligence，AI）音樂錄影帶，通過虛幻引擎的MetaHuman 技術(shù)與AI 算法的結(jié)合，僅憑文本描述就為音樂錄影帶《Coherence》生成了大部分鏡頭；通過MetaHuman數(shù)據(jù)庫中3 張面孔的元素，使用iOS 系統(tǒng)的Live Link Face 應(yīng)用，為角色制作面部表情動畫；使用Quixel 構(gòu)建視頻的虛幻引擎環(huán)境，使用3 套獨立的AI 算法生成虛幻引擎輸出，營造最終的大友克洋風(fēng)格。虛幻引擎，幫助創(chuàng)作者輕松創(chuàng)建極其精細(xì)的角色和城市環(huán)境，縮短了《Coherence》鏡頭畫面制作時間[7]。

3 結(jié)語

本文詳細(xì)研究了VR 技術(shù)及其在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，通過深入剖析關(guān)鍵技術(shù)和實際案例，揭示了VR 技術(shù)對廣播電視的深刻影響。未來，VR 技術(shù)將繼續(xù)引領(lǐng)廣播電視創(chuàng)新，提升用戶體驗，創(chuàng)造更具交互性和創(chuàng)意性的內(nèi)容。