基于Web的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室在高校的應(yīng)用研究

趙婭?楊麗波

摘要：演播室對(duì)于影視節(jié)目編導(dǎo)與制作方向人才的培養(yǎng)具有非同凡響的意義。根據(jù)高校的現(xiàn)狀及應(yīng)用需求，擬構(gòu)建一個(gè)用于課堂及實(shí)踐教學(xué)的虛擬演播室實(shí)驗(yàn)室。對(duì)虛擬演播實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于高校的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并介紹了虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的功能組成，最后對(duì)虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述。將虛擬演播實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于高校教學(xué)，可取得良好的教學(xué)效果，具有一定的推廣價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于影視節(jié)目編導(dǎo)與制作類(lèi)的人才培養(yǎng)當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：虛擬演播室；虛擬實(shí)驗(yàn)；布光；攝像手法；攝像景別

作者簡(jiǎn)介：趙婭（1980-），女，河南漯河人，東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，講師；楊麗波（1971-），女，黑龍江綏化人，東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，副教授。（黑龍江?大慶?163318）

基金項(xiàng)目：本文系黑龍江省高教學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十二五”規(guī)劃課題（課題編號(hào)：HGJXHB1110131）、黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：12511011）的階段性研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G482?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）20-0099-02

現(xiàn)在越來(lái)越多的高校開(kāi)設(shè)了影視節(jié)目編導(dǎo)與制作人才培養(yǎng)方向。眾所周知，演播室對(duì)于影視節(jié)目編導(dǎo)與制作方向人才的培養(yǎng)具有非同凡響的意義。對(duì)于大部分高校來(lái)說(shuō)，因資金及場(chǎng)地的限制，都沒(méi)有能力建設(shè)真正的演播室，因此現(xiàn)在所培養(yǎng)出的學(xué)生對(duì)演播室相關(guān)知識(shí)和能力的掌握程度有限。

虛擬演播室是近年在傳統(tǒng)演播室色鍵技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖形圖像處理及音頻處理等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型電視節(jié)目制作方式。虛擬演播室進(jìn)行節(jié)目制作的方式是：把用攝像機(jī)真實(shí)拍攝好的活動(dòng)圖像序列導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，和計(jì)算機(jī)中已經(jīng)制作好的虛擬節(jié)目場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)合成（這種合成是數(shù)字化的），達(dá)到使真實(shí)攝像活動(dòng)和虛擬節(jié)目場(chǎng)景同步變化的目的，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)前景與虛擬背景的完美結(jié)合。[1-5]它能夠充分發(fā)揮節(jié)目制作人員的想象力和創(chuàng)造性，提高節(jié)目質(zhì)量，降低制作成本，在各級(jí)電視臺(tái)有廣泛的應(yīng)用。

此類(lèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室具有以下優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)建成本很低，構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境生動(dòng)且逼真；最重要的是，只要連接了網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生就可以像進(jìn)入真實(shí)實(shí)驗(yàn)室一樣“走進(jìn)”虛擬實(shí)驗(yàn)室，成為虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的“真實(shí)”實(shí)驗(yàn)者，通過(guò)操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行具體的操作實(shí)驗(yàn)。[6]可見(jiàn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)于解決高校實(shí)踐教學(xué)的硬件實(shí)驗(yàn)瓶頸問(wèn)題，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)的積極性問(wèn)題，對(duì)于解決高校實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能、動(dòng)手能力等都能起到積極的作用。

基于虛擬演播室的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，若將其引入高校，將虛擬演播室和虛擬實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)用于課堂及實(shí)踐教學(xué)的虛擬演播室實(shí)驗(yàn)室，可以用其展示演播室的真實(shí)環(huán)境及布置，模擬演播室及各種媒體設(shè)備的功能，學(xué)生可以隨意“走進(jìn)”該實(shí)驗(yàn)室，“操縱”各種媒體儀器，復(fù)習(xí)鞏固課堂所學(xué)知識(shí)及實(shí)踐操作技能，可以達(dá)到解決構(gòu)建真實(shí)演播室資金及場(chǎng)地不足的目的。

一、虛擬演播實(shí)驗(yàn)室綜述

本文所構(gòu)建的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室屬于虛擬實(shí)驗(yàn)室的范疇，它的功能沒(méi)有虛擬演播室那么多，主要是借鑒虛擬演播室搭建一個(gè)虛擬的演播室實(shí)驗(yàn)環(huán)境，其應(yīng)用側(cè)重于虛擬實(shí)驗(yàn)方面，更注重其教學(xué)功能。首先通過(guò)三維建模軟件構(gòu)建一個(gè)可視化的三維演播室實(shí)驗(yàn)環(huán)境，該環(huán)境中包含了演播室中的各種媒體設(shè)備及其他對(duì)象，然后通過(guò)游戲開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行漫游及交互操作設(shè)計(jì)，接著將其在web上發(fā)布。發(fā)布完成后的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室，任何位于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器終端的學(xué)生用戶(hù)都可以進(jìn)入該環(huán)境，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)等外部設(shè)備對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行交互性操作，完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在此過(guò)程中觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

本文所實(shí)現(xiàn)的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室是基于Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的。三維演播室實(shí)驗(yàn)環(huán)境、環(huán)境中的各種虛擬媒體設(shè)備及其他對(duì)象通過(guò)3DS Max軟件進(jìn)行模型構(gòu)建；為了提高真實(shí)性，使用Vray插件對(duì)模型貼圖進(jìn)行了烘焙渲染，虛擬演播室環(huán)境中啟用了虛擬角色模型，其動(dòng)作利用CAT插件進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)等外部設(shè)備的交互性操作在Vritools平臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)，最后將整個(gè)虛擬演播實(shí)驗(yàn)室在Web上進(jìn)行發(fā)布和使用。

二、構(gòu)建虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)分析

本文所實(shí)現(xiàn)的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景及儀器設(shè)備非常逼真，并能用于影視節(jié)目編導(dǎo)與制作相關(guān)的教學(xué)之中。將其應(yīng)用于高校，具有以下幾大優(yōu)勢(shì)：

（1）節(jié)省建設(shè)場(chǎng)地。虛擬演播實(shí)驗(yàn)室是基于操作系統(tǒng)平臺(tái)和各種軟件構(gòu)建實(shí)現(xiàn)的，不占用真實(shí)場(chǎng)地和空間，任何地方只要擁有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，連接了Internet網(wǎng)絡(luò)，即可隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)和操作。

（2）節(jié)省建設(shè)資金。虛擬演播實(shí)驗(yàn)室利用軟件構(gòu)建而成，可以代替真實(shí)的演播室環(huán)境，其中的虛擬傳媒設(shè)備可以代替各種真實(shí)傳媒設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的實(shí)時(shí)更新。虛擬演播實(shí)驗(yàn)室中的各種虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以隨著現(xiàn)實(shí)設(shè)備的更新而進(jìn)行模型更新和替換，不需要任何資金投入即可跟上時(shí)代發(fā)展。

（4）學(xué)習(xí)方式自由化。虛擬演播實(shí)驗(yàn)室提供自由化的學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容都可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要自由選擇。由此可見(jiàn)，虛擬演播實(shí)驗(yàn)室可以給學(xué)習(xí)者充分的自由，能夠大幅度地提高學(xué)習(xí)者的知識(shí)掌握程度和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。除此之外，學(xué)生可以與進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的其他學(xué)生合作，實(shí)現(xiàn)人與人、人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的操作互動(dòng)。

（5）多元化的應(yīng)用。本文所實(shí)現(xiàn)的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室既可用于高校常規(guī)的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還可以用于遠(yuǎn)程函授培訓(xùn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)?？傊谌魏我粋€(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生都可以選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自由地進(jìn)入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中完成實(shí)驗(yàn)。

三、虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的主要功能組成

綜合考慮教學(xué)及實(shí)踐需要，虛擬演播實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了5個(gè)功能，各功能如下所述：

（1）虛擬演播實(shí)驗(yàn)室總體介紹：該功能通過(guò)虛擬演播實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景自動(dòng)漫游、語(yǔ)音講解及手勢(shì)指引實(shí)現(xiàn)。該功能可以讓學(xué)生了解及掌握演播實(shí)驗(yàn)室的主要場(chǎng)景構(gòu)造、布局及實(shí)驗(yàn)功能。

（2）虛擬演播實(shí)驗(yàn)室燈光介紹：該功能通過(guò)結(jié)合語(yǔ)音和字幕的三維動(dòng)畫(huà)方式展現(xiàn)，可以讓學(xué)生了解及掌握演播室的燈光類(lèi)型及布光方法。

（3）攝影燈調(diào)整實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)主要展示虛擬演播實(shí)驗(yàn)室中各種攝影燈的位置、方向及角度的調(diào)整方式。學(xué)生通過(guò)對(duì)位于攝影棚上的攝影燈進(jìn)行伸縮、旋轉(zhuǎn)及滑動(dòng)調(diào)整，從而進(jìn)行不同的布光設(shè)置，獲得不同的布光效果。該實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在掌握演播室各種攝影燈調(diào)整方法的同時(shí)，學(xué)會(huì)不同的布光效果設(shè)置方法。該功能主要通過(guò)人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等外部設(shè)備直接操縱虛擬場(chǎng)景中的攝影燈物體，對(duì)攝影燈燈的位置、方向及角度進(jìn)行調(diào)整與控制，以達(dá)到不同的布光效果。

（4）攝像操作手法實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)主要展示如何運(yùn)用不同的攝像機(jī)攝像操作手法來(lái)獲取不同景物拍攝效果。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以理解和掌握攝像機(jī)的推、拉、搖、移等攝像操作手法。該功能主要通過(guò)人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)。

（5）不同攝像景別拍攝實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)主要展示如何操作攝像機(jī)拍攝不同的景別，讓學(xué)生理解和掌握不同景別的攝像概念及拍攝方法。通過(guò)對(duì)攝像機(jī)的搖移及對(duì)推拉按鈕的調(diào)整，從而獲取不同的景別（遠(yuǎn)景、全景、中景、近景、特寫(xiě)）效果。其實(shí)現(xiàn)及操作方式同（3）。

四、虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.真實(shí)場(chǎng)景信息獲取

要構(gòu)建虛擬演播實(shí)驗(yàn)室，首先需要獲取真實(shí)演播室場(chǎng)景及場(chǎng)景中各種相關(guān)設(shè)備信息。這些信息直接從電視臺(tái)的真實(shí)演播室處獲取。為了保證虛擬演播實(shí)驗(yàn)室具有高度逼真性，需要對(duì)一些特殊的設(shè)備進(jìn)行拍照取樣，經(jīng)過(guò)后期處理作為模型的貼圖材質(zhì)使用。

2.建立三維實(shí)體模型

根據(jù)從真實(shí)演播室所獲取的場(chǎng)景及場(chǎng)景中各種相關(guān)設(shè)備信息，確定需要構(gòu)建的三維模型，并使用三維建模軟件構(gòu)建這些模型。構(gòu)建模型時(shí)要注意模型形狀和外觀的逼真性；為了保證實(shí)時(shí)性，要注意降低模型構(gòu)建的復(fù)雜度；為了保證真實(shí)性，需要賦予模型材質(zhì)或貼圖，并調(diào)整光照進(jìn)行烘焙貼圖。虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)景完全按照真實(shí)演播室的真實(shí)構(gòu)造建立，演播室的室內(nèi)構(gòu)建比例、室內(nèi)的各種設(shè)備、設(shè)備的放置等都和真實(shí)演播室保持一致，墻體及門(mén)窗模型構(gòu)建也嚴(yán)格按照真實(shí)演播室聲學(xué)裝修的要求標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。[5]

3.三維實(shí)體模型的優(yōu)化

在保證模型真實(shí)性的同時(shí)，要考慮計(jì)算機(jī)硬件如網(wǎng)卡、顯卡等器件的限制，虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行實(shí)時(shí)性要求以及網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和速率的制約，所以在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室各種模型時(shí)要遵循盡量采用最簡(jiǎn)化模型的原則，但該原則的實(shí)施必須是在保證虛擬實(shí)驗(yàn)室各種模型視覺(jué)效果不失真的前提下。為保障虛擬演播實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)性，場(chǎng)景及模型建模時(shí)采用了各種模型優(yōu)化方法。

4.人物模型及動(dòng)作的建立

虛擬演播實(shí)驗(yàn)室根據(jù)需要設(shè)置了兩個(gè)虛擬角色：虛擬導(dǎo)游和虛擬主持人。虛擬導(dǎo)游用來(lái)進(jìn)行場(chǎng)景及儀器漫游和介紹等的語(yǔ)音指引和手勢(shì)提示。虛擬主持人用來(lái)觀察進(jìn)行布光后主持人的給光效果。

這兩個(gè)人物模型通過(guò)3ds max的骨骼系統(tǒng)構(gòu)建，為了獲取虛擬角色的仿真真人外表，為其設(shè)置了蒙皮。并根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求分別為兩個(gè)虛擬角色設(shè)定了相關(guān)動(dòng)作。

5.人機(jī)實(shí)時(shí)交互的實(shí)現(xiàn)

在使用虛擬演播實(shí)驗(yàn)室時(shí)，如何讓學(xué)生獲取操作虛擬媒體儀器的真實(shí)感受是構(gòu)建虛擬演播實(shí)驗(yàn)室時(shí)首要考慮的問(wèn)題。人機(jī)交互技術(shù)可以幫助學(xué)生獲取這種感受。通過(guò)這種技術(shù)，學(xué)生在虛擬演播實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可以“走進(jìn)”虛擬演播實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部并實(shí)時(shí)操作虛擬媒體設(shè)備，觀察操作結(jié)果。主要包括：在虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景內(nèi)部自有走動(dòng)觀察環(huán)境，操作各種虛擬媒體儀器：燈光調(diào)整、攝像手法及攝像景別調(diào)整等。

在進(jìn)行攝影燈調(diào)整進(jìn)行布光時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的自身部件對(duì)位于虛擬演播實(shí)驗(yàn)室不同位置的各個(gè)攝影燈分別進(jìn)行滑動(dòng)、伸縮或旋轉(zhuǎn)等操作，以達(dá)到營(yíng)造不同節(jié)目的不同攝影燈布光效果的目的。通過(guò)鼠標(biāo)操縱虛擬攝像機(jī)左右移動(dòng)，可以獲取不同的搖移攝像效果。而通過(guò)鼠標(biāo)操縱虛擬攝像機(jī)上的推拉按鈕則可以獲取不同的攝像景別效果。

6.網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

完成各個(gè)實(shí)驗(yàn)功能的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)之上，以Web形式展現(xiàn)，利于位于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和使用。

虛擬演播實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后的場(chǎng)景如圖1、圖2所示。

五、結(jié)論

將構(gòu)建完成的虛擬演播實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于高校影視節(jié)目編導(dǎo)與制作人才培養(yǎng)之中效果良好，培養(yǎng)出的學(xué)生能夠深入理解和掌握攝影燈光的類(lèi)別、攝影燈營(yíng)造各種布光的方法、對(duì)攝影燈光的調(diào)整、攝像操作手法和不同攝像景別拍攝等各種專(zhuān)業(yè)知識(shí)，最大限度地提升了學(xué)生的演播室相關(guān)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]董武紹,李端強(qiáng).對(duì)高校虛擬演播室建設(shè)的探討[J].電化教育研究,

2007,(2):62-64.

[2]Simon Gibbset al.Virtual Studios:An Overview[J].IEEE Multimedia,

January March,1998:18-35.

[3]Blonde L.A virtual studio for live broadcasting:The mona lisa project[J]. IEEE Multimedia,1996,(3):18-29.

[4]李文光,董志彪.高校虛擬演播室教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2009,(18):100-101.

[5]趙婭,劉賢梅,楊麗波.應(yīng)用于教學(xué)的仿真演播實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C].Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training,2010:63-66.

[6]趙婭,劉賢梅.遠(yuǎn)程教育中基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2009,19(2):124-127.

（責(zé)任編輯：王祝萍）