虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視氣象節(jié)目創(chuàng)新中的應(yīng)用

容軍

【摘 要】文章論述應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對電視氣象節(jié)目進(jìn)行創(chuàng)新的方式，主要體現(xiàn)在節(jié)目整體包裝、氣象數(shù)據(jù)的可視化和具象化表達(dá)、虛擬現(xiàn)實(shí)植入模型的應(yīng)用、多個(gè)電視節(jié)目制作系統(tǒng)的組合運(yùn)用等方面;并探討目前電視氣象節(jié)目應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的問題和改進(jìn)思路。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);氣象;電視;創(chuàng)新

【中圖分類號(hào)】TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）08-0072-03

0 前言

現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）越來越成熟并廣泛應(yīng)用于包括電視媒體在內(nèi)的各行各業(yè)，成為科技領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視制作中的應(yīng)用主要有虛擬演播室技術(shù)和虛擬植入技術(shù)兩種，虛擬演播室技術(shù)應(yīng)用攝像機(jī)跟蹤技術(shù)，將演播室圖像與計(jì)算機(jī)生成的虛擬場景進(jìn)行實(shí)時(shí)合成，計(jì)算機(jī)通過追蹤攝像機(jī)的鏡頭參數(shù)變化來產(chǎn)生背景運(yùn)動(dòng)變化，使兩者空間透視關(guān)系完全一致，給觀眾以新穎真實(shí)的視覺享受。虛擬植入技術(shù)是在虛擬演播室技術(shù)的基礎(chǔ)上，將計(jì)算機(jī)三維虛擬模型整合到虛擬演播室、實(shí)景演播室或外景畫面中，實(shí)現(xiàn)虛擬模型與現(xiàn)實(shí)時(shí)空真假難辨的視覺感受。

目前，電視媒體面臨著新興媒體的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，除了開展融媒體改革，增強(qiáng)傳播力，還要在內(nèi)容、形式等方面積極創(chuàng)新。新技術(shù)不但可以改進(jìn)節(jié)目的表現(xiàn)形式，還能夠創(chuàng)新出新型的節(jié)目形態(tài)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)恰恰提供了這種可能。電視氣象節(jié)目作為生活服務(wù)類節(jié)目中最具影響力的節(jié)目之一，近幾年來也在不斷開展創(chuàng)新，力求把更多、更先進(jìn)的電視制作技術(shù)引入節(jié)目當(dāng)中，以提高節(jié)目制作質(zhì)量。廣西氣象服務(wù)中心于2017年開始利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作廣西廣播電視臺(tái)播出的各套電視氣象節(jié)目，獲得相關(guān)部門和廣大觀眾好評(píng)，取得了較好的社會(huì)效益。下文對我們利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展電視氣象節(jié)目的創(chuàng)新進(jìn)行總結(jié)和探討。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視氣象節(jié)目中的創(chuàng)新應(yīng)用

1.1 運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行電視氣象節(jié)目整體包裝，為節(jié)目包裝引入了新的觀念與方法

（1）三維虛擬演播室豐富傳統(tǒng)的演播室設(shè)計(jì)手段。以往的電視氣象節(jié)目多采用摳像技術(shù)將主持人畫面與二維圖文背景疊加，節(jié)目基本為固定構(gòu)圖。三維虛擬演播室充分利用現(xiàn)代三維動(dòng)畫制作技術(shù)，所需的電腦三維場景采用電腦三維動(dòng)畫制作軟件Maya、3D Studio MAX、Softimage 3D等進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些制作軟件可以使設(shè)計(jì)者突破傳統(tǒng)實(shí)景演播室制作技術(shù)或成本的限制，極大地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的想象力和創(chuàng)意能力，在較短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出立體化空間感強(qiáng)烈的、既有寫實(shí)性又帶有超現(xiàn)實(shí)寫意效果的三維演播室，并根據(jù)節(jié)目發(fā)展的需求隨時(shí)修改、完善演播室設(shè)計(jì)，極大地豐富節(jié)目的表現(xiàn)形式，同時(shí)可以節(jié)約成本，縮短節(jié)目制作周期。

（2）實(shí)現(xiàn)信息的立體化展示。在三維虛擬演播室中充分利用場景的空間位置，規(guī)劃出信息的立體化展示區(qū)域，如將不同類型信息分別放置于左–中–右位置、懸空放置或立于地面、居于背景圖文板內(nèi)或作為前置模塊展示等，通過鏡頭的推拉搖移或攝像機(jī)雙機(jī)位鏡頭切換，實(shí)現(xiàn)節(jié)目場景的同步調(diào)度，把重點(diǎn)信息或畫面突出展示出來，使場景中各功能區(qū)域分工明確，信息傳播效果更加突出。

（3）虛實(shí)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)演播室包裝的二次創(chuàng)新。虛實(shí)結(jié)合指的是把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)景演播區(qū)結(jié)合起來應(yīng)用，分為兩種情況：一是實(shí)景演播區(qū)與虛擬植入技術(shù)結(jié)合，氣象節(jié)目實(shí)景演播區(qū)一般包括LED拼接大屏、交互式觸摸屏、多聯(lián)屏等，畫面構(gòu)圖比較單調(diào)，通過在實(shí)景演播室畫面中植入虛擬三維模型動(dòng)畫、虛擬三維數(shù)據(jù)圖表、虛擬電視墻、虛擬三維圖文字幕等，既可以充實(shí)節(jié)目構(gòu)圖、豐富節(jié)目表現(xiàn)形式，又可以對實(shí)景屏幕展示信息進(jìn)行補(bǔ)充或具象化模擬展示，實(shí)現(xiàn)演播室節(jié)目拍攝和制作手段的二次創(chuàng)新。二是實(shí)景演播區(qū)與虛擬演播區(qū)組合運(yùn)用，分別利用實(shí)景區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀、虛擬演播區(qū)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)式講解，通過主持人的走動(dòng)、搖臂攝像機(jī)的追蹤進(jìn)行景區(qū)變換，在復(fù)雜的節(jié)目形態(tài)中，最大限度地發(fā)揮兩種演播區(qū)的空間展現(xiàn)力。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)新了節(jié)目中氣象數(shù)據(jù)的可視化、具象化表達(dá)

電視氣象節(jié)目作為氣象科技服務(wù)類的電視節(jié)目，科學(xué)性是根本，節(jié)目中需要大量運(yùn)用氣象觀測實(shí)況和天氣預(yù)報(bào)成果數(shù)據(jù)，目前這些數(shù)據(jù)是通過色斑圖或統(tǒng)計(jì)圖形的方式表現(xiàn)的，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的立體化、多樣化、直觀化展示。

（1）平面數(shù)據(jù)圖的立體化展示。對疊加于地圖上的二維色斑統(tǒng)計(jì)圖或動(dòng)畫，廣西范圍的實(shí)況觀測和天氣預(yù)報(bào)圖，我們采用貼圖等方式將其疊加于三維廣西地圖模型;而全國、亞洲或更大地理區(qū)域的云圖、高度場、流場圖，則疊加在球面、全息造型等三維模型上，前置于場景中展示。同時(shí)，可以把各圖表上的重點(diǎn)信息以三維標(biāo)識(shí)或圖例疊加的方式展示。

（2）前置三維統(tǒng)計(jì)模型的應(yīng)用。對于以時(shí)序變化來統(tǒng)計(jì)或需要做對比的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)特性和表達(dá)要求分別可以做成折線、柱狀、餅狀等三維統(tǒng)計(jì)模塊，或者三維虛擬模型如雨量筒、溫度計(jì)、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的虛擬物件等，作為前景層疊加于主持人前面或側(cè)面，更便于主持人講解和互動(dòng)。

（3）多種數(shù)據(jù)的組合展示，可以更形象地把各種數(shù)據(jù)間相互的邏輯關(guān)系直觀地表達(dá)出來。利用三維虛擬演播室的空間優(yōu)勢，把同一天氣現(xiàn)象或事件的不同數(shù)據(jù)圖組合展示并進(jìn)行分析，如臺(tái)風(fēng)路徑圖與衛(wèi)星云圖、衛(wèi)星云圖與雨量統(tǒng)計(jì)圖、氣溫統(tǒng)計(jì)圖與雨量統(tǒng)計(jì)圖等。

（4）虛擬植入場景與數(shù)據(jù)圖表的組合展示，可以使數(shù)據(jù)信息更為直觀。在數(shù)據(jù)圖表展示的同時(shí)，植入事件發(fā)生時(shí)的模擬現(xiàn)場情景，如疊加在相應(yīng)生活情境場景中發(fā)布的氣象生活指數(shù)預(yù)報(bào)、閃電統(tǒng)計(jì)圖疊加雷雨天場景、雨量統(tǒng)計(jì)圖疊加暴雨時(shí)積水高度模擬場景等。

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)植入模型的創(chuàng)新應(yīng)用，豐富了節(jié)目的內(nèi)容和表現(xiàn)形式

（1）三維天氣場景特別是災(zāi)害性天氣場景運(yùn)用在氣象節(jié)目中，可以更直觀地展示模擬天氣狀況下的情景，讓觀眾有現(xiàn)場“聽課”的感覺，如雨、雪、雷電、高溫、霧霾天氣、泥石流或山體滑坡場景等。

（2）三維虛擬天氣模型的運(yùn)用，使抽象的天氣現(xiàn)象所蘊(yùn)含的信息或原理得到直觀的表達(dá)。在防臺(tái)風(fēng)的氣象節(jié)目中，應(yīng)用三維動(dòng)畫技術(shù)制作臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)示意，可以逐層“剖開”，清晰地展示臺(tái)風(fēng)的結(jié)構(gòu)組成和內(nèi)部環(huán)流，通過與主持人的互動(dòng)引導(dǎo)，臺(tái)風(fēng)模型逐步移動(dòng)，顯示即將經(jīng)過的路徑和受影響區(qū)域。類似的三維結(jié)構(gòu)模型還有雪花、冰雹、人工降雨炮彈、病毒等。

（3）三維虛擬模型動(dòng)畫可以將復(fù)雜天氣等事物及其變化過程的科學(xué)原理演示出來，不僅可以制作出三維動(dòng)畫的拓?fù)淞鞒虅?dòng)畫示意圖，還可以把天氣復(fù)雜的演變進(jìn)程通過動(dòng)畫效果逐步展示出來，如雷雨、鋒面雨、地面輻射降溫、霜凍等天氣現(xiàn)象的成因。

（4）虛擬植入技術(shù)在電視氣象科普宣傳中，可以發(fā)揮“言傳身教”優(yōu)勢，通過模擬天氣災(zāi)害場景、造成的后果，演示并指導(dǎo)人們采取正確的防災(zāi)避險(xiǎn)措施，比其他宣傳方式更直觀，不易引發(fā)歧義，警示效果更強(qiáng)。例如，汽車通過積水路段造成熄火、山洪暴發(fā)時(shí)的逃生線路、野外防雷的正確行為等。

1.4 以虛擬制作系統(tǒng)為龍頭，開發(fā)新舊電視節(jié)目制作系統(tǒng)的組合運(yùn)用，形成節(jié)目制作方式的二次創(chuàng)新

（1）虛擬制作系統(tǒng)與氣象圖文系統(tǒng)的組合應(yīng)用，解決了氣象數(shù)據(jù)三維展示問題。目前的虛擬制作系統(tǒng)都不帶氣象數(shù)據(jù)處理模塊或功能，用于制作電視氣象節(jié)目這種專業(yè)性很強(qiáng)的節(jié)目是一個(gè)缺陷，而原有的氣象圖文制作系統(tǒng)只能輸出二維圖片或視頻，我們在節(jié)目中將氣象圖文系統(tǒng)輸出的圖片或視屏，通過貼圖或視頻輸入方式運(yùn)用于三維虛擬模型上，實(shí)現(xiàn)了氣象圖文的三維展示。

（2）多系統(tǒng)組合應(yīng)用，改進(jìn)了電視氣象節(jié)目彈窗展示功能。以往我們節(jié)目的背景彈窗主要以展示二維圖文為主，采用虛擬植入技術(shù)設(shè)計(jì)的三維彈窗，除了采用貼圖方式外，還具備多路實(shí)時(shí)視頻信號(hào)輸入功能，將其他制作系統(tǒng)如氣象圖文、字幕機(jī)和非線性編輯系統(tǒng)等信號(hào)輸入，使各個(gè)彈窗可以分別展示不同的內(nèi)容，包括圖文圖表、視頻、手機(jī)、電腦、多媒體信號(hào)等，并依節(jié)目進(jìn)程逐次彈出與主持人互動(dòng)，使節(jié)目的表現(xiàn)重點(diǎn)更為突出。

（3）利用第三方制作軟件成果，實(shí)現(xiàn)“假三維植入”功能。不同的三維動(dòng)畫軟件和電視節(jié)目制作系統(tǒng)都有自己在圖文、三維動(dòng)畫或視頻制作方面的優(yōu)勢，但由于模型復(fù)雜、系統(tǒng)采用的格式或使用到其他專門插件等原因，所以很難作為模型或模塊直接導(dǎo)入虛擬制作系統(tǒng)使用。虛擬制作系統(tǒng)可以通過貼圖方式引用其他三維動(dòng)畫軟件制作的帶Alpha通道的視頻文件，或者輸入其他電視制作系統(tǒng)制作的帶有鍵信號(hào)的圖文或視頻，可以制作出效果比較逼真的“假三維植入”功能。

2 目前電視氣象節(jié)目中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的問題和改進(jìn)思路

我們使用虛擬制作系統(tǒng)制作氣象節(jié)目已經(jīng)有幾年時(shí)間，在應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)存在的一些問題和需要進(jìn)一步改進(jìn)的部分，總結(jié)如下。

（1）日常節(jié)目制作的安全保障問題。電視氣象節(jié)目是日播或者每日多次播出的節(jié)目，安全制播要求高。虛擬制作系統(tǒng)價(jià)格昂貴，很難購置多套系統(tǒng)進(jìn)行熱備份，同時(shí)系統(tǒng)操作過程復(fù)雜，對鏡頭機(jī)位和演播室場景要求高。經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，系統(tǒng)的各方面性能和穩(wěn)定性都有所下降，一旦在節(jié)目制作過程中出現(xiàn)故障，很容易引發(fā)安全隱患。因此，應(yīng)當(dāng)制定完善的應(yīng)急保障制度，建立應(yīng)急節(jié)目制作的技術(shù)備份。

（2）由于制作技術(shù)和設(shè)計(jì)能力及對節(jié)目定位的理解存在不足，目前我們的虛擬演播室在包裝設(shè)計(jì)上與電視氣象節(jié)目的定位還有一定落差，與其他節(jié)目相比，差異性不突出，場景模型和材質(zhì)的精細(xì)度、仿真度不夠。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)花大力氣開發(fā)建立起高精度三維虛擬模型庫，解決目前虛擬模型嚴(yán)重不足的問題，以備日常節(jié)目使用之需。

（3）虛擬制作系統(tǒng)操作比較復(fù)雜費(fèi)時(shí)，例如三維模型從建模、優(yōu)化面線、烘焙材質(zhì)到模型導(dǎo)入虛擬系統(tǒng)都要耗費(fèi)一定的時(shí)間，而我們?nèi)粘Ｖ谱鞴?jié)目時(shí)間非常短，很難做出復(fù)雜而優(yōu)秀的作品，日常創(chuàng)新困難，甚至很多時(shí)候用二維圖片代替三維模型，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)整個(gè)場景不同物件風(fēng)格迥異的現(xiàn)象，從而影響到節(jié)目質(zhì)量。

（4）在日常節(jié)目制作過程中，由于知識(shí)水平和理解能力的差異，有時(shí)還存在著制作的虛擬植入模型科學(xué)性、準(zhǔn)確性問題，所以日常制作過程中要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以防錯(cuò)誤信息誤導(dǎo)觀眾。

（5）設(shè)備使用得好不好，使用者的能力是關(guān)鍵，我們目前缺少集較高藝術(shù)設(shè)計(jì)、三維軟件操作和氣象知識(shí)于一體的全能型人才。這些問題可以通過與社會(huì)技術(shù)力量及高等院校相關(guān)專業(yè)深度合作開發(fā)、引進(jìn)人才、加大內(nèi)部技術(shù)培訓(xùn)、加大與電視部門技術(shù)交流等方式解決。

（6）虛擬制作系統(tǒng)還需要進(jìn)一步提高穩(wěn)定性和系統(tǒng)功能，系統(tǒng)對三維虛擬場景和模型的點(diǎn)面數(shù)據(jù)量有一定要求，高精度的模型需要優(yōu)化降低數(shù)據(jù)量才能導(dǎo)入，影響精度及效果。同時(shí)，由于系統(tǒng)運(yùn)行的需要處理的數(shù)據(jù)量非常大，在進(jìn)行鏡頭追蹤、運(yùn)行一些大的模型或動(dòng)畫時(shí)容易出現(xiàn)畫面抖動(dòng)或延時(shí)。虛擬系統(tǒng)與主持人的交互還需要預(yù)先設(shè)定，交互的自主性和融合度還有很大的提升空間。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)在電視氣象節(jié)目中的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了節(jié)目形態(tài)和表現(xiàn)形式的進(jìn)步。設(shè)備不可能經(jīng)常更新，但技術(shù)人員的觀念和知識(shí)能力需要不斷更新，勤于思考，敢于嘗試，通過不斷地挖掘設(shè)備潛力，研究新用法和設(shè)備的組合應(yīng)用，把設(shè)備的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，不斷創(chuàng)新，使節(jié)目常變常新，更好地服務(wù)社會(huì)大眾。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]潘維涵.虛擬技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用[J].中國傳媒科技，2019（2）：120.

[2]黎琮煒.提高氣象傳媒競爭力的思考[J].氣象研究與應(yīng)用，2017，38（2）：106.

[3]陳燕.虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用探討[J].視聽，2018（12）：255-256.