基于A.R.技術(shù)的體育電視節(jié)目設(shè)計與實現(xiàn)

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院公共教學(xué)部，鄭州，450052）

基于A.R.技術(shù)的體育電視節(jié)目設(shè)計與實現(xiàn)

朱建峰

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院公共教學(xué)部，鄭州，450052）

近年來，AR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，本文主要針對AR技術(shù)在體育電視節(jié)目中的設(shè)計與應(yīng)用進行研究，利用AR技術(shù)彌補現(xiàn)有體育節(jié)目直播手段的缺憾，證明AR技術(shù)強大的應(yīng)用潛力。

AR技術(shù)；電視節(jié)目；體育直播

1 國外AR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著AR技術(shù)的逐漸成熟，它在國內(nèi)外各領(lǐng)域已有不少成功的應(yīng)用案例。2011年游戲開發(fā)者會議中，索尼開發(fā)人員拿著PSV掌機通過Smart AR技術(shù)讀取放在地上的恐龍圖片，迅速對其進行3D建模，使屏幕中的恐龍從圖片中站立起來，效果極其逼真。借助AR技術(shù)，玩家可將身邊物件利用起來，自行創(chuàng)造游戲關(guān)卡。AR技術(shù)實現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合，2010年7月iPhone手機上出現(xiàn)了一款簡單的顛球游戲，ARSoccer能生成一個虛擬的足球，讓你在繁華的鬧市區(qū)帶球過人，它能鍛煉你的球技，即使不到現(xiàn)實的足球場，也能夠滿足你想要踢足球的欲望（詳見圖1）。當然，AR技術(shù)并不只是一項游戲技術(shù)而已，AR技術(shù)的應(yīng)用有著更多的現(xiàn)實意義，國外的許多軟件都加入了增強現(xiàn)實的功能。Yelp的官方軟件借助增強現(xiàn)實技術(shù)，將用戶需求的各類餐館等浮現(xiàn)在鏡頭前，而并非單純地羅列在屏幕上，而且餐館相關(guān)的具體信息用戶能夠一目了然，包括餐館的方向的指導(dǎo)、消費檔次級別等（詳見圖2）。此外AR的功能與GPS定位有所區(qū)別，有些人即使有GPS定位還是暈頭轉(zhuǎn)向，不知左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)。而利用AR功能的地圖可以將這類問題迎刃而解。Metro AR能夠作為您的忠實向?qū)?，即使你到了陌生的紐約、倫敦、巴黎，也能夠借助Metro AR得知最近的地鐵站在哪里，長什么樣，一個箭頭帶你直接找到目的地。

圖1 顛球游戲ARSoccer軟件系統(tǒng)

圖2 Yelp軟件實際應(yīng)用圖

2 國外AR技術(shù)在電視節(jié)目中應(yīng)用現(xiàn)狀

在國內(nèi)，增強現(xiàn)實技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用逐漸顯著，就在2010年的世界杯期間，央視五套的《豪門盛宴》在解讀世界杯賽事的時候，便在節(jié)目現(xiàn)場展示了虛擬技術(shù)合成的3D南非世界杯的各個球場，而且能夠隨著鏡頭的變化發(fā)生視角和縱深的變化，這便是AR技術(shù)在體育電視節(jié)目中應(yīng)用的效果。AR與我們所熟悉的VR的區(qū)別在于，虛擬現(xiàn)實是“脫離”現(xiàn)實場景的，而增強現(xiàn)實是在真實場景上增加虛擬的內(nèi)容。CCTV5直播的體育節(jié)目《豪門盛宴》借用先進的AR技術(shù)，虛擬球場、比賽球員、立體屏幕等各種畫面，確實讓中國觀眾感受到了“逼真”的現(xiàn)場。在這里，用圖作解探究AR技術(shù)在體育電視節(jié)目的設(shè)計與實現(xiàn)（詳見圖3、圖4）。

圖3 用于識別的圖案

觀察圖1可知，虛擬圖像的位置需要借助標識來定位，攝像頭拍攝現(xiàn)實場景，并通過計算機視覺技術(shù)捕獲標記實時記錄其位置和方向，將虛擬的3D對象疊加到該位置，構(gòu)成虛實融合的景象。

圖4 運用AR技術(shù)的直播畫面

由于AR技術(shù)的應(yīng)用，主持人張斌在對比賽場地進行介紹時，畫面會加入虛擬立體的體育場畫面，可以借助電子手套或是鼠標之類的輸入設(shè)備實現(xiàn)與3D內(nèi)容的互動。

AR技術(shù)的應(yīng)用除了可以將靜止的場館畫面合成到直播中以外，還可以將賽場上的運動員以及一些比賽參數(shù)應(yīng)用到電視畫面中，為中國觀眾呈現(xiàn)“逼真”的現(xiàn)場。但是據(jù)參加節(jié)目的觀眾介紹，演播室現(xiàn)場是看不到球場的，所以主持人張斌不小心進入到虛擬場景后面去了。

由此可見，AR技術(shù)在電視節(jié)目中極具應(yīng)用的價值，增強現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠豐富節(jié)目現(xiàn)場的效果，同時讓節(jié)目更加具有觀賞性。

3 AR技術(shù)在體育電視直播節(jié)目中應(yīng)用設(shè)計

傳統(tǒng)的體育節(jié)目直播室，主持人在解說的同時會用筆或是標記號碼在各類戰(zhàn)術(shù)板上位觀眾做講解，主持人的講解缺乏生動性和實時性，觀眾對于講解內(nèi)容也是模模糊糊，不能完全理解。而AR技術(shù)在體育電視節(jié)目直播中的應(yīng)用為解說員的講解帶來現(xiàn)場感，解說員可將大量的實時信息及時以圖文形式傳遞給觀眾，不同賽事呈現(xiàn)效果也有所不同。以下是對AR技術(shù)在體育電視節(jié)目中應(yīng)用的分析與設(shè)計。

3.1 制作場景模型的設(shè)計。建模工具選用3dDS MAX，根據(jù)足球運動員和實際足球場的比例大小制作相應(yīng)的場景模型以及不同體型規(guī)格的運動員角色模型，每個角色模型最好控制在5000個三角面以內(nèi)，貼圖的長寬必須滿足二的倍數(shù)的任意組合，為了使畫面設(shè)置更加逼真，需要保證最終模型上多邊形網(wǎng)格線和邊界的正確結(jié)構(gòu)和走向。

3.2 運動狀態(tài)的制作。在3DS MAX中將每位運動員的模型綁定biped骨骼，并根據(jù)運動員不同的運動狀態(tài)制作不同的動作動畫，確保動畫中各項參數(shù)的精確度，保存為.bip文件，最終形成一個完整的動作庫。

3.3 交互制作。增強現(xiàn)實技術(shù)作為全新的人機交互技術(shù)，主要是將攝像頭拍到的影像疊加虛擬影像的技術(shù)。該系統(tǒng)采用FLASH平臺中的FLARToolKit，對標記物的獲取采用FLARToolKit中極具優(yōu)勢的MultiFLAR- Example。

3.4 交互控制器的設(shè)計。該環(huán)節(jié)分為兩部分，一方面是硬件部分的設(shè)計，另一方面是軟件部分的設(shè)計。硬件部分采用XBOX360游戲機體感的外設(shè)Kinect，利用即時動態(tài)捕捉、語音辨識、麥克風輸入、影像辨識、社群互動等功能讓玩家通過自己的肢體控制游戲，擺脫傳統(tǒng)游戲手柄的束縛，實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)玩家的互動。軟件部分采用OpenNI接口，為雙方建立一個通信的標準。

3.5 賽事信息設(shè)置。將完整的比賽信息數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫中，便于演播室使用。

3.6 結(jié)合場景播出。根據(jù)設(shè)計的場景，系統(tǒng)定制的控制界面直接控制播出，通過網(wǎng)絡(luò)連接HDVG，向HDVG發(fā)送控制命令，由HDVG完成圖形渲染工作。最后輸出SDI視頻信號。

4 結(jié)語

AR技術(shù)在體育電視節(jié)目中應(yīng)用為球迷展現(xiàn)一個更為逼真的現(xiàn)場，同時便于觀眾理解解說員的實時解說，該技術(shù)可用于各類電視節(jié)目的直播或是轉(zhuǎn)播中，AR技術(shù)發(fā)展前景必將更為廣闊。

[1] 張洪波.增強現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].河南大學(xué)2012

[2] 高凈業(yè).增強現(xiàn)實人機交互系統(tǒng)的研究[D].杭州電子科技大學(xué) 2011

朱建峰，男1966年10月，碩士，教授，體育教育訓(xùn)練學(xué)

Design and implementation of sports television programs based on AR technology

Zhu Jianfeng
(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College Department of Public Instruction，Zhengzhou，450052)

In recent years,AR technology applications grow,this paper studies the design and application of AR technology in sports television for the use of AR technology to make up for live sports programming means existing shortcomings,AR technology proved a powerful potential applications.

AR technology;television programs;live sports