增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用分析

□李何

隨著電視行業(yè)的快速發(fā)展，4K、8K超高清電視也在推廣普及，電視所能呈現(xiàn)的色彩更加豐富，畫(huà)面效果更加逼真，電視節(jié)目的視聽(tīng)效果也被電視觀眾更加關(guān)注，早期的電視節(jié)目在體驗(yàn)上已經(jīng)不能滿足當(dāng)下電視觀眾的需求。2020年11月國(guó)家廣播電視總局出臺(tái)相關(guān)意見(jiàn)，指出需加大虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻等高新視聽(tīng)內(nèi)容供給。近年來(lái)隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟，一些電視節(jié)目結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使電視節(jié)目效果有了較大的提升。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把虛擬的內(nèi)容疊加到現(xiàn)實(shí)的畫(huà)面中，達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的畫(huà)面效果，通過(guò)這種技術(shù)可以在原有電視節(jié)目的基礎(chǔ)上疊加和節(jié)目匹配的虛擬內(nèi)容，可以大大提升電視節(jié)目的視覺(jué)效果，為電視觀眾提供更加豐富精彩的觀看體驗(yàn)，受到了廣大觀眾的青睞。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)介

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)分支，用戶在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)看到的完全是虛擬的內(nèi)容，會(huì)讓用戶完全沉浸在虛擬的世界中，看不到真實(shí)的環(huán)境。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將三維數(shù)字模型、動(dòng)畫(huà)、特效等虛擬內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)環(huán)境疊加，用戶可以看到虛實(shí)結(jié)合的畫(huà)面，體驗(yàn)到虛擬內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)環(huán)境結(jié)合的效果，可以增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)效果，達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的目的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在用戶體驗(yàn)方面有著生動(dòng)、立體、實(shí)時(shí)、交互等特點(diǎn)，用戶可以看到立體的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，還可以進(jìn)行交互，在體驗(yàn)上比傳統(tǒng)的書(shū)籍、屏幕等媒介更具優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到了工業(yè)、教育、醫(yī)療、游戲等行業(yè)，如在工業(yè)維修中可以通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程維修指導(dǎo)，可以大大降低溝通成本；在教育領(lǐng)域中可以使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)抽象的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行生動(dòng)立體化的展示，既能使學(xué)生在學(xué)習(xí)上更加有興趣，也能使學(xué)生更高效地掌握知識(shí)內(nèi)容。2016年任天堂公司推出一款A(yù)R游戲《寶可夢(mèng)GO》，這款游戲是采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)的一款手機(jī)游戲，上市后受到了眾多玩家的喜愛(ài)，在多個(gè)游戲應(yīng)用平臺(tái)下載榜單中名列前茅。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、三維注冊(cè)三個(gè)特征，虛擬的內(nèi)容可以穩(wěn)定地疊加在真實(shí)的環(huán)境上，可以各角度實(shí)時(shí)體驗(yàn)到虛擬結(jié)合的畫(huà)面效果。用戶可以通過(guò)觸摸、手勢(shì)、語(yǔ)音等方式與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容進(jìn)行交互，并可以實(shí)時(shí)地得到反饋效果。三維注冊(cè)技術(shù)可以計(jì)算虛擬內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的位置信息，使虛擬內(nèi)容實(shí)時(shí)地與現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行匹配融合。

近年來(lái)，隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟，全球許多公司都開(kāi)始著力于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相關(guān)硬件產(chǎn)品和軟件應(yīng)用的研發(fā)。2015年1月微軟發(fā)布了HoloLens，這是一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡。2017年蘋(píng)果公司發(fā)布了ARKit，這是針對(duì)蘋(píng)果移動(dòng)設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)人員可以使用這套工具為蘋(píng)果手機(jī)或平板電腦開(kāi)發(fā)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)的華為、百度、騰訊等公司也都推出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具。華為推出了HUAWEI AR Engine、XRKit、Reality Studio等 AR 開(kāi)發(fā)工具，AR Engine可以支持環(huán)境識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤、人體和人臉跟蹤，可以支持多種類(lèi)型的AR應(yīng)用開(kāi)發(fā)。百度推出了DuMix AR開(kāi)發(fā)工具，具備虛擬形象生成驅(qū)動(dòng)、空間定位與顯示增強(qiáng)、虛擬融合渲染、視頻特效等功能，已經(jīng)在教育、工業(yè)、智慧出行多個(gè)行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用。騰訊推出了TAR SDK軟件開(kāi)發(fā)工具包，支持圖像識(shí)別、云識(shí)別、人臉識(shí)別等功能，支持跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)。

電視節(jié)目制作中應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的流程

目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目制作中的運(yùn)用方式是把虛擬制作的內(nèi)容疊加在攝像機(jī)拍攝到的真實(shí)畫(huà)面中，觀眾可以看到比實(shí)際拍攝效果更豐富的畫(huà)面效果，在制作流程上可以分為前期設(shè)計(jì)、虛擬內(nèi)容制作、虛實(shí)合成三個(gè)步驟。前期設(shè)計(jì)主要是根據(jù)節(jié)目的類(lèi)型、風(fēng)格、音樂(lè)等設(shè)計(jì)出符合節(jié)目需求的虛擬內(nèi)容。虛擬內(nèi)容制作是對(duì)電視節(jié)目需要的三維模型、動(dòng)畫(huà)等虛擬內(nèi)容通過(guò)三維數(shù)字內(nèi)容制作軟件制作出來(lái)，可使用3Dmax、Maya、Blender等工具制作三維模型，綁定骨骼制作動(dòng)畫(huà)，使用Substance Painter、photoshop等制作模型貼圖，然后將制作好的模型動(dòng)畫(huà)輸出導(dǎo)入到渲染引擎工具中。近年來(lái)由于虛幻引擎在渲染效果方面有較大的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崟r(shí)渲染較為真實(shí)的畫(huà)面效果，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類(lèi)電視節(jié)目制作方面有較為成熟的配套工具，可以支持制作豐富的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，因此一些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類(lèi)電視節(jié)目也開(kāi)始采用虛幻引擎進(jìn)行制作。模型、動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入到虛幻引擎后需要在引擎中編輯燈光、渲染、制作特效等工作來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)容的美術(shù)效果，因此還需要對(duì)虛擬內(nèi)容進(jìn)行邏輯編程，控制虛擬內(nèi)容在合適的時(shí)間顯示在設(shè)定的坐標(biāo)位置上。通過(guò)在真實(shí)攝像機(jī)上的傳感裝置實(shí)時(shí)獲取攝像機(jī)的位置、角度等變化信息，然后把攝像機(jī)相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭嬷?，在引擎中模擬攝像機(jī)鏡頭實(shí)時(shí)渲染需要的虛擬內(nèi)容。虛實(shí)合成是將攝像機(jī)拍攝到的實(shí)景畫(huà)面，與虛擬內(nèi)容合成在一起達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的畫(huà)面效果。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用案例分析

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多電視節(jié)目采用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如近年來(lái)的中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)、2016年央視《筑夢(mèng)天宮》特別節(jié)目、2019年中央電視臺(tái)播出的北京世界園藝博覽會(huì)開(kāi)幕式節(jié)目、2021年北京衛(wèi)視跨年晚會(huì)。因?yàn)樵鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以豐富電視節(jié)目?jī)?nèi)容，增加視覺(jué)體驗(yàn)，因此這些電視節(jié)目受到了廣大觀眾的喜愛(ài)。目前的電視節(jié)目采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用方式按照節(jié)目場(chǎng)景類(lèi)型可以分為兩種，虛擬演播室類(lèi)節(jié)目是一種，另外一種是實(shí)景現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)節(jié)目。

虛擬演播室類(lèi)節(jié)目。虛擬演播室是近年來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目應(yīng)用的主要形式，主要有新聞、天氣預(yù)報(bào)、科普教育、體育等類(lèi)型節(jié)目。虛擬演播室一般采用部分實(shí)體元素和具有綠幕背景的場(chǎng)景構(gòu)成，節(jié)目主持人在有綠幕背景的演播室主持節(jié)目，攝像機(jī)會(huì)拍攝到綠色背景的節(jié)目?jī)?nèi)容，經(jīng)過(guò)后期摳像處理去掉綠色背景內(nèi)容，然后與虛擬的背景內(nèi)容合成，最后就可以呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)虛擬的演播室效果。

2019年CCTV-10科教頻道推出的科普節(jié)目《透視新科技》，該節(jié)目中的演播室就采用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主持人身后的操作臺(tái)、機(jī)械臂、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等道具都是虛擬的內(nèi)容；還可以根據(jù)不同節(jié)目?jī)?nèi)容更換與節(jié)目主題相符的虛擬道具，這些虛擬內(nèi)容豐富了演播室的視覺(jué)效果；還可以實(shí)時(shí)展示節(jié)目?jī)?nèi)容，為觀眾呈現(xiàn)較為豐富的節(jié)目?jī)?nèi)容。The Weather Channel電視網(wǎng)在2018年與The Future Group合作推出了關(guān)于天氣的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)節(jié)目，當(dāng)主持人介紹到天氣時(shí)，演播室就會(huì)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的天氣效果，讓觀眾直觀地體驗(yàn)到天氣的變化，像颶風(fēng)、暴雨等極端天氣還制作了非常逼真的模擬效果，讓觀眾更加深入地了解極端天氣將會(huì)造成的影響，便于觀眾提前進(jìn)行預(yù)防工作。2021年CCTV-1在《中國(guó)空間站神舟十三號(hào)載人飛行特別節(jié)目》中就應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在節(jié)目中一個(gè)虛擬的中國(guó)空間站呈現(xiàn)在演播室里，呈現(xiàn)出來(lái)的空間站會(huì)隨著鏡頭的變化準(zhǔn)確定位在演播室中，非常直觀生動(dòng)地為觀眾展示中國(guó)空間站的構(gòu)型，虛擬的空間站還會(huì)根據(jù)主持人的解說(shuō)進(jìn)行互動(dòng)演示，生動(dòng)地演示了神舟十三號(hào)與空間站的對(duì)接過(guò)程。Karate Combat主辦的全接觸式空手道聯(lián)賽，比賽被錄制成了電視節(jié)目，該比賽節(jié)目采用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛實(shí)結(jié)合的制作方式，取得了非常出彩的節(jié)目效果。比賽是在有綠幕背景的場(chǎng)館下進(jìn)行的，比賽場(chǎng)館的背景是制作的虛擬內(nèi)容，可以根據(jù)需要制作不同風(fēng)格的比賽場(chǎng)景，在比賽中參賽人員做出攻擊動(dòng)作時(shí)，觀眾還能看到打擊特效，為觀眾呈現(xiàn)了一種新穎的觀看體驗(yàn)。

實(shí)景現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)節(jié)目。近年來(lái)許多大型晚會(huì)、實(shí)景劇、體育類(lèi)等現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)電視節(jié)目也紛紛運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)提升節(jié)目效果。大型現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)節(jié)目一般都在較大的演播廳或室外場(chǎng)地錄制，和虛擬演播室不同之處在于不具備搭建綠幕背景的條件，在結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)制作電視節(jié)目時(shí)采用虛擬疊加的方式，在通過(guò)攝像機(jī)拍攝到的現(xiàn)實(shí)畫(huà)面上疊加上虛擬的內(nèi)容。在現(xiàn)場(chǎng)拍攝的攝像機(jī)上有獲取攝像機(jī)位置、角度等信息的裝置，會(huì)實(shí)時(shí)地把攝像機(jī)的相關(guān)信息傳遞至負(fù)責(zé)渲染虛擬內(nèi)容的引擎中，并在引擎中實(shí)時(shí)渲染與攝像機(jī)拍攝畫(huà)面相吻合的虛擬內(nèi)容，然后將渲染的虛擬內(nèi)容疊加在攝像機(jī)實(shí)拍的畫(huà)面上，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的畫(huà)面效果。

中央電視臺(tái)的春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)從2012年開(kāi)始大規(guī)模運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，2012年春晚節(jié)目《萬(wàn)物生》通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為節(jié)目錦上添花，在開(kāi)場(chǎng)時(shí)舞臺(tái)上方呈現(xiàn)的是與歌詞對(duì)應(yīng)的冬天場(chǎng)景，隨著歌曲的遞進(jìn)舞臺(tái)中呈現(xiàn)出大地植物從發(fā)芽到開(kāi)花結(jié)果的生長(zhǎng)過(guò)程，讓觀眾在傾聽(tīng)令人陶醉的歌聲時(shí)，還通過(guò)視覺(jué)感受到萬(wàn)物生機(jī)勃勃的景象，完美地烘托出了歌曲想表達(dá)的意境，給觀眾呈現(xiàn)初了一場(chǎng)精彩紛呈的視聽(tīng)盛宴。在2021年中央電視臺(tái)的春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)中，也有很多節(jié)目結(jié)合了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，應(yīng)用的形式更加新穎，虛擬內(nèi)容制作方面采用了虛幻引擎，實(shí)現(xiàn)了更加真實(shí)生動(dòng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在節(jié)目中的應(yīng)用效果得到了更大的提升。

2019年中央電視臺(tái)播出的中國(guó)北京世界園藝博覽會(huì)開(kāi)幕式文藝晚會(huì)，該晚會(huì)是以“美麗家園”為主題打造的一場(chǎng)大型園林情景光影藝術(shù)，其中許多節(jié)目都應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在節(jié)目表演時(shí)根據(jù)節(jié)目的情景需要增加了虛擬元素。晚會(huì)節(jié)目《心底的天籟》在演員表演時(shí)，舞臺(tái)周?chē)尸F(xiàn)出了與節(jié)目情節(jié)相對(duì)應(yīng)的花草；晚會(huì)節(jié)目《月影的深情》開(kāi)場(chǎng)時(shí)，一只虛擬的丹頂鶴從天空飛到舞臺(tái)中央，為晚會(huì)呈現(xiàn)出了絢麗的舞臺(tái)美術(shù)效果。

近年來(lái)，許多電視臺(tái)轉(zhuǎn)播的體育類(lèi)賽事節(jié)目也開(kāi)始應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。早期觀眾在電視上看到的體育賽事類(lèi)節(jié)目是攝像機(jī)錄制的實(shí)際畫(huà)面效果，許多體育賽事類(lèi)節(jié)目都在較大的場(chǎng)地進(jìn)行，通常會(huì)有較多的參賽人員，加上一些項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)速度較快，觀眾不能很好地了解比賽的具體信息，隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育類(lèi)賽事節(jié)目中的應(yīng)用，可以為觀眾提供更好的觀看體驗(yàn)。中央電視臺(tái)轉(zhuǎn)播的2020東京奧運(yùn)會(huì)游泳賽事節(jié)目中就應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在游泳比賽開(kāi)始時(shí)為每個(gè)賽道標(biāo)注了運(yùn)動(dòng)員的國(guó)旗、國(guó)名等信息，在比賽過(guò)程中在運(yùn)動(dòng)員的身后標(biāo)注了運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)速度，在到達(dá)終點(diǎn)時(shí)在賽道中標(biāo)注出運(yùn)動(dòng)員的名稱、國(guó)旗、國(guó)名等信息。通過(guò)應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，觀眾可以更直觀地了解比賽的具體信息，大大提升了觀眾的觀感。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，已經(jīng)有許多電視節(jié)目應(yīng)用了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了電視節(jié)目的內(nèi)容，為觀眾帶來(lái)了精彩的體驗(yàn)效果，起到了非常好的應(yīng)用效果，為提升電視節(jié)目?jī)?nèi)容質(zhì)量提供了新的思路，同時(shí)也為電視節(jié)目制作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，需要不斷思考探索應(yīng)用新的技術(shù)來(lái)提升節(jié)目效果。隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，5G、4K、8K超高清電視廣泛普及，虛擬內(nèi)容制作工具也不斷革新，未來(lái)通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)達(dá)到的電視節(jié)目效果會(huì)更加豐富，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視節(jié)目制作上的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。