淺析AR技術(shù)在電視氣象節(jié)目中的應(yīng)用

張旭　梁磊

摘要：隨著新媒體時代的到來，新的數(shù)字技術(shù)不斷迭代發(fā)展，電視節(jié)目的表現(xiàn)形式也在跟著時代的洪流做出創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變。氣象信息作為人們生活中必不可少的內(nèi)容，其展現(xiàn)形式也需跟著時代的進(jìn)步而進(jìn)步。在這個信息可視化、大數(shù)據(jù)的時代環(huán)境下，人們可以從各種渠道獲得天氣信息，所以在電視氣象節(jié)目的制作中加入AR技術(shù)是一個必然的趨勢，通過AR技術(shù)的可視化表達(dá)，能夠給觀眾帶來獲取天氣信息的全新體驗。

關(guān)鍵詞：新媒體時代;氣象節(jié)目;AR技術(shù);可視化表達(dá)

一、AR技術(shù)概述

（一）AR技術(shù)的概念

AR就是增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality），也可叫作混合現(xiàn)實。這種技術(shù)是基于虛擬現(xiàn)實發(fā)展而來，可通過計算機(jī)生成的信息來增強(qiáng)人們對現(xiàn)實生活的感知。AR技術(shù)主要是通過攝像機(jī)來捕捉影像，并對影像中的內(nèi)容自主進(jìn)行計算，從而生成虛擬的三維模型、圖像亦或是影像與攝像機(jī)內(nèi)的內(nèi)容疊加。[1]通過這樣的技術(shù)實現(xiàn)，用戶即可看到一副現(xiàn)實生活與虛擬內(nèi)容相結(jié)合的影像畫面。

除此之外，用戶還可以有效突破傳統(tǒng)時空限制，在如今客觀世界中得到過往現(xiàn)實生活中無法體驗到的沉浸式感受。例如，在生活中我們家庭裝修的時候，時常為如何擺放家具、選用什么顏色的墻紙而苦惱，單憑自己的想象或者設(shè)計效果圖很難達(dá)到自己預(yù)期效果，這時倘若運用AR技術(shù)加以應(yīng)用那便就是一個不錯的選擇。我們可以利用自己的移動設(shè)備，通過攝像頭拍攝屋內(nèi)的場景，這時手機(jī)畫面就會出現(xiàn)虛擬的家具擺放位置，且無論自己如何移動，都不會改變家具擺放與之對應(yīng)角度的位置關(guān)系，通過此技術(shù)，便可以從各個角度看到整體擺放的效果，從而滿足自己的要求。

如今時代語境下，AR技術(shù)早已遍及在社會生活的各個角落。如游戲賽事、影視娛樂、電視報道、生活家居、工業(yè)維修、軍事醫(yī)療等場景。這項技術(shù)的快速發(fā)展讓每個用戶都感受到了科技給大眾帶來的全新體驗?？梢?，AR技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展必定是這個新媒體時代的洪流。

（二）AR技術(shù)的功能特點

1.虛擬世界和現(xiàn)實世界的結(jié)合

基于AR技術(shù)的應(yīng)用，用戶可通過顯示設(shè)備，將虛擬的三維模型疊加映射在現(xiàn)實物體之上，借助感官或手指來改變?nèi)S模型的位置、形狀、顏色等，從而滿足用戶當(dāng)前生產(chǎn)生活需要，從而獲得更多的附加信息。人們通過AR技術(shù)將虛擬世界與現(xiàn)實世界相連接，起主要目的就是便捷生產(chǎn)生活的需要，而最重要的就是用戶對快速獲取信息的追求。比如，當(dāng)人們察覺到相對于圖表、文字等這些簡單的信息查看方式，不如直接將虛擬信息和現(xiàn)實世界融合，從而獲得一種更加快捷、便利的信息收集方式。

2.實時交互特性

如今虛擬世界和現(xiàn)實世界的交互，通過AR技術(shù)并不同于過往簡單定位在某一精確位置，而是擴(kuò)展到整個環(huán)境中。用戶通過屏幕可把自身融到周圍的現(xiàn)實空間中去，進(jìn)而計算機(jī)信息系統(tǒng)不再是獨立進(jìn)行的信息傳遞，而是根據(jù)用戶的活動來進(jìn)行附加信息的反饋[2]。這種實時交互的方式讓人們可以從現(xiàn)實世界中獲取更多的、更加深入的附加增強(qiáng)信息，而不再是簡單的通過屏幕查看信息。

二、電視氣象節(jié)目的發(fā)展

（一）圖文配音

自70年代末開始，電視慢慢走進(jìn)人們的生活中，天氣信息也成了人們生活中必不可少的重要信息。自1980年7月7日由中央氣象臺和中央電視臺聯(lián)合制作出的天氣預(yù)報節(jié)目和人們見面，其主要節(jié)目形式便是“圖文+配音”的融合，中央電視臺將中國氣象局提供的準(zhǔn)確專業(yè)天氣資料信息加以配音，最后再呈現(xiàn)在電視熒幕上。這一節(jié)目的出現(xiàn)，改變了人們只能從廣播、報紙上獲取天氣信息的方式，讓人們獲取天氣信息的方式更為直觀便捷。

（二）主持解說

1993年3月1日，中央電視臺推出了主持人進(jìn)行解說的天氣預(yù)報的模式，這是第一次氣象類的節(jié)目主持人走向熒幕。其主要為虛擬合成的形式。由于當(dāng)時技術(shù)設(shè)備的缺乏，氣象節(jié)目主持人需要站在綠幕之前播報氣象信息，節(jié)目錄制之后再將一些氣象衛(wèi)星云圖，氣象圖表合成在綠幕之上，而最后再將合成好的電視氣象節(jié)目呈現(xiàn)給觀眾。

節(jié)目播出之后，誕生了一批深入人心的“氣象先生”和“氣象小姐”，但形式還是過于單一，還是以簡單天氣信息播報為主，預(yù)報時效短，但對于電視氣象節(jié)目來說，這是一個質(zhì)的飛躍。

（三）專業(yè)頻道

自21世紀(jì)以來，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們對于天氣信息的獲取需求不再是“知道是否下雨”那么簡單，而是需要了解更多附加氣象信息。于是氣象預(yù)報節(jié)目逐漸從一個小欄目轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€專業(yè)的氣象頻道，頻道內(nèi)不僅提供實時的氣象信息，同時融入了一些人們生活需要的服務(wù)內(nèi)容，如出行、娛樂、旅游、生活起居等各方面的氣象適宜指數(shù)。并且，氣象專業(yè)頻道全天候為人們播報氣象災(zāi)害的預(yù)警信息，時刻科普防震減災(zāi)的知識，以及對于遇險后如何應(yīng)急救援進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)。這樣的模式使得專業(yè)頻道內(nèi)容更加全面，提供的氣象信息更加多元，因此給人們?nèi)粘Ｉ顜砹藰O大的便利，這也標(biāo)志著電視氣象節(jié)目進(jìn)入了一個嶄新的階段。

三、天氣頻道TWC的“AR特效技術(shù)”

（一）AR技術(shù)的可視化表達(dá)

在眾多的電影類型中，科幻災(zāi)難題材類的電影一直深受觀眾喜愛。其強(qiáng)大的視覺沖擊及3D沉浸式效果猶如身臨其境的直觀感受，可讓觀眾直呼過癮。而如今，人們利用AR技術(shù)將這種強(qiáng)大的視覺效果運用在了天氣預(yù)報上，利用AR技術(shù)的可視化表達(dá)直接將氣象變化帶來的影響呈現(xiàn)在觀眾的眼前，讓觀眾更加直觀地看到氣象災(zāi)害給人們社會生活帶來的直接影響。

首先推出這種形式來播報天氣預(yù)報的正是天氣頻道的一檔名為TWC（The Weather Channel）的節(jié)目。例如在颶風(fēng)來臨前，TWC首先和往常一樣發(fā)布一則天氣預(yù)告，依舊是主持人站在屏幕中央進(jìn)行氣象播報颶風(fēng)來臨的路徑，但隨之會突然呈現(xiàn)出主持人站在街區(qū)上的畫面，颶風(fēng)來襲，整個街區(qū)都籠罩在颶風(fēng)當(dāng)中，樹木劇烈的搖晃。由于颶風(fēng)的影響，整個街道開始下起暴雨，暴雨引發(fā)的洪水開始把主持人包圍住，水位越來越高，逐漸將汽車、房屋淹沒，而此刻的主持人正在逐一給觀眾講解颶風(fēng)帶來的災(zāi)害及防護(hù)措施。這種新穎的天氣預(yù)報方式在社交平臺Twitter上一經(jīng)發(fā)布就迅速走紅，點擊量高達(dá)1700萬次，成為天氣預(yù)報界的“網(wǎng)紅”。

在這小試牛刀之后，天氣頻道TWC利用AR特效技術(shù)報道了更多的氣象信息。當(dāng)遇到嚴(yán)重的冬季冰暴，主持人穿著羽絨服站在通過AR技術(shù)渲染的街道上。主持人在講解冰柱形成的科學(xué)原理的同時，屋檐的冰柱、樹枝掉落在地上，主持人迅速地躲避。而后突然一輛公交車因路面太滑而失控撞向主持人，主持人的表演加上AR技術(shù)渲染的畫面配合的完美無瑕，讓觀眾更加清楚的了解倘若遇到相應(yīng)的氣象災(zāi)害應(yīng)該如何去應(yīng)對，如何進(jìn)行自我保護(hù)，從而使其體會到了一種身臨其境的感受，視覺效果十分震撼。

通過結(jié)合AR特效技術(shù)制作出的電視氣象節(jié)目和普通天氣節(jié)目最大的區(qū)別就是可以將氣象信息以及防范措施進(jìn)行可視化表達(dá)，普通的天氣節(jié)目依然是對氣象信息內(nèi)容進(jìn)行講解，人們獲得的只是最淺層的圖表和文字信息。AR特效技術(shù)這種形式將虛擬的空間與演播廳進(jìn)行結(jié)合，從而制作出逼真的場景，其大大提升了氣象信息的可視化表達(dá)，增強(qiáng)了各種科普信息、防護(hù)措施、以及圖片影像信息的可視化程度。借助AR技術(shù)，電視氣象節(jié)目得到了一種全新的展現(xiàn)方式，讓天氣報道變得更加通俗易懂，用最直觀的可視化表達(dá)來展現(xiàn)天氣信息，讓天氣預(yù)報變得像游戲電影一樣緊張刺激，而不是用一堆枯燥的數(shù)據(jù)圖表來傳遞，所以AR技術(shù)的可視化表達(dá)可讓氣象信息的傳輸更加生動形象。

（二）AR天氣報道中的科幻效果制作

早期天氣預(yù)報是采用主持人在綠幕前講解的方式，而后通過后期加以合成畫面內(nèi)容，最終才得以呈現(xiàn)在觀眾面前。而AR特效技術(shù)雖然同樣也要用到綠幕來進(jìn)行合成，但相比普通的天氣預(yù)報，AR是通過實時渲染畫面的方式來直接呈現(xiàn)給觀眾，而不是后期合成[3]。

例如在復(fù)仇者聯(lián)盟中，女巫各種華麗的招式技能十分炫酷，當(dāng)我們看到幕后花絮的時候，我們就可以發(fā)現(xiàn)女巫如同“抽風(fēng)”一樣，實際這就是根據(jù)演員動作通過AR技術(shù)后期合成的特效。而對于天氣預(yù)報這種直播的節(jié)目這種方式是完全不可取的。由此可見，TWC制作這類氣象節(jié)目的難度其實并不比簡單，主要由于天氣預(yù)報的實效性，還要做到直播時的AR實時渲染，留給技術(shù)團(tuán)隊的時間周期非常短，要做到完美呈現(xiàn)還是有一定難度的。

2017年，一檔名為《迷失時空》的綜藝節(jié)目就是利用AR實時渲染這一技術(shù)。節(jié)目組將整個演播廳用綠幕包裹，通過AR特效讓參賽選手仿佛穿梭在不同時空中，并且觀眾也可以通過多端口進(jìn)行互動。這種方式的難點就在于主持人的表演與AR特效的配合，實際上主持人對著綠幕憑空表演還要配合看不見的AR特效，這就考驗整個技術(shù)團(tuán)隊的協(xié)作能力和隨機(jī)應(yīng)變的能力。而天氣頻道TWC也正用的是類似方法來加以制作。技術(shù)上首先是TWC的設(shè)計師和工程師來繪制整個演播室特效場景，而后交給AR特效團(tuán)隊來搭建AR效果[4]。主持人按照腳本在搭建綠幕的演播廳里進(jìn)行表演，觀眾在電視熒幕看到的畫面都是通過Unreal引擎實時渲染得出的最終畫面，由于直播是實時渲染，這里就會用到一個叫做Mo-Sys的攝像機(jī)來跟蹤主持人的運動軌跡和AR場景，使兩者的表演配合一致，最后呈現(xiàn)出虛擬場景疊加現(xiàn)實場景的震撼效果。

TWC通過這種制作氣象節(jié)目的方式，直接將氣象災(zāi)害帶來的危險擺在觀眾眼前，相較于直接把五顏六色的圖表信息傳遞給觀眾更加高效。這種方式不僅讓觀眾獲得了沉浸式的體驗，而且還吸引了更多觀眾的眼球，從而提高了節(jié)目的收視率。

TWC制作的電視氣象節(jié)目走紅的同時，吸引了一大批投資人，他們看到了AR技術(shù)強(qiáng)大的能力，相信在不久的將來，AR技術(shù)會適用于越來越多的領(lǐng)域，例如：游戲、軍事、醫(yī)療、體育等等各種領(lǐng)域，讓更多的人感受到科技的力量給他們帶來的生活的便捷和改變。

（三）AR電視氣象節(jié)目的優(yōu)勢

1.便捷性

在日常生活中，當(dāng)遇到重大的氣象災(zāi)害的時候，由于災(zāi)害現(xiàn)場有一定的危險性，電視臺很難去到現(xiàn)場來為觀眾進(jìn)行現(xiàn)場報道。但通過AR特效技術(shù)與氣象節(jié)目的結(jié)合，就可以直接將災(zāi)害現(xiàn)場“搬”到演播廳中來，把由于氣象問題引起的災(zāi)害通過AR特效技術(shù)進(jìn)行還原并拓展，再配上主持人生動的表演，這樣就可以呈現(xiàn)出與現(xiàn)場直播相同的效果。觀眾依舊可以直接從中獲得相應(yīng)的氣象科普信息。這樣的方式不但打破了傳統(tǒng)時空限制，而且極大地節(jié)約了人力成本與財力成本，從而讓氣象信息的播報更加便捷[5]。

2.直觀性

AR技術(shù)最主要的特點就是增強(qiáng)現(xiàn)實，也就是將現(xiàn)實世界與虛擬世界無縫銜接，通過AR技術(shù)將虛擬的信息疊加在現(xiàn)實世界中，使用戶的感官體驗更加真實，從而更加直觀的獲得更多的附加信息。電視氣象節(jié)目中，利用一些衛(wèi)星云圖類的圖表、文字信息，這對于一些人來說還是很難去看懂，且獲得的信息也比較局限。但電視氣象節(jié)目中加入AR特效技術(shù)就可以解決這個問題，AR技術(shù)可以將天氣現(xiàn)象從不同角度，不同形式，更加直觀地表現(xiàn)出來。于是人們可以通過這種方式在熒幕上更為直觀地看到氣象現(xiàn)象形成的原因、危害及相應(yīng)預(yù)防措施。

3.趣味性

對于國內(nèi)電視氣象節(jié)目的發(fā)展而言，當(dāng)下的氣象節(jié)目形式略顯枯燥，已經(jīng)不能吸引人們的眼球。而且隨著移動設(shè)備的迅速發(fā)展，人們可以隨時隨地從移動端了解氣象信息，因此需要增加電視氣象節(jié)目的趣味性。

天氣頻道TWC利用AR技術(shù)將氣象信息的報道制作成科幻大片一樣的感覺，將無聊枯燥的數(shù)據(jù)信息可視化，更加生動地展現(xiàn)在觀眾的眼前，再加上主持人的完美表演，既增加了氣象節(jié)目的趣味性，也大大提升了觀眾的視聽體驗，不僅可以成功地對大眾起到了很好的科普作用，而且可以大大增加節(jié)目的收視率，從而進(jìn)一步獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語

天氣頻道TWC讓我們看到了AR技術(shù)在電視氣象節(jié)目中強(qiáng)大的視聽感染力，它賦予了氣象節(jié)目更多的可能，讓氣象節(jié)目真正的“活”了起來。這種虛擬世界和現(xiàn)實世界結(jié)合的方式，對于電視氣象節(jié)目來說是一個全新的呈現(xiàn)方式，賦予了創(chuàng)作者更多的創(chuàng)作空間，同時也給人們帶來了不一樣的用戶體驗。AR技術(shù)讓我們看到了科技所賦予的強(qiáng)大力量，同時也讓我們清楚地明白要敢于思考，敢于創(chuàng)新，要將硬件設(shè)備的潛力以及全新的科技優(yōu)勢發(fā)揮到極致，從而不斷更新節(jié)目的表現(xiàn)方式。只有不斷地更新理念，這樣才能更好地推進(jìn)氣象科普的工作，才能更好地服務(wù)大眾，服務(wù)社會。

與此同時，AR技術(shù)讓我們看到了未來，相信在不久的將來，AR技術(shù)會在社會生活中的各個領(lǐng)域廣泛運用，邁向一個更好的科技時代。

作者單位：張旭? ? 梁磊? ? 南京信息工程大學(xué)藝術(shù)學(xué)院

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述[J].中國科學(xué)，2009（01）：2-4.

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[3]郝石盟，邢毅超.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)單色光環(huán)境構(gòu)建方法[J].北京建筑大學(xué)學(xué)報，2022（01）：27-35.

[4]吳磊.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的動畫交互性設(shè)計完整性自動化分析方法[J].自動化與儀器儀表，2022（01）：158-161+167.

[5]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（02）：120-121+127.