1 引言冰岛ion冒险酒店
1993年，世界上首套三维虚拟演播室诞生，其原理是利用键技术将站 在蓝箱前的主持人进行抠像，再将提前制作好的虚拟场景填充进画面，以主持人为前景，与虚拟背景结合形成最终画面[1]。在发展初期，受键功能与摄像机实时跟踪技术的局限，虚拟演播室的实用性受到了限制。 如今，广电行业步入4K超高清时代，超高清节目制作的技术标准相
道在线包装渲染及预览系统，支持包
括虚拟摇臂在内的3通道、4机位虚
拟植入渲染系统。在不断的技术迭代
与系统优化下，现如今在线包装和虚
拟植入设备间的相互关系已由传统的
“导入”转变为“链接”，使整体系统
形成一个图像、视频、文字信息的流
转岛，能够实时读取并展现大量通过
播室包装制作播出流程图如图1所示。
3 案例分析
3.1 《新时代 新思路 新篇章》
朝鲜日报中文版2019年4月25日至27日，第
二届“一带一路”国际合作高峰论坛
永不停跳的舞步举办期间，北京广播电视台制作了特
别直播节目《新时代 新思路 新篇章》，
摘要：AR虚拟植入技术融合了在线图文包装系统与虚拟现实
技术，是电视虚拟制作技术的最
新发展，为正在向高清、4K迈进
的电视系统带来了更加丰富且直
观的视觉体验。本文通过解读北
京广播电视台《新时代 新思路 新
篇章》《美丽北京 缤纷世园》《金
环日食大直播》三个运用AR虚拟
植入技术的精彩案例，系统分析
该技术的应用价值，畅想电视虚
拟制作技术的未来。
关键词：增强现实 虚拟植入 虚拟演播室
50 . i
51
. i
虚拟设计团队根据节目内容确定了五个重点三维场景：陆路丝路、海上丝路、羊皮纸路线图、沿线国家国旗与中欧班列。设计制作过程主要包括：基础建模、贴图绘制和丰富细节三个环节。
详细来说，在制作陆路丝路时，团队利用Viz Artist 为地球模块添加了大气云层和光环图层以呈现更多纹理。对于地球表面的路线动态细节，
则是在Maya 中进行路径挤压建模后，利用Viz Artist 里的材质动画予以呈现。同时，团队还利用Expert 插件为其余路线加入纹理线框，进一步丰富视觉效果。
针对海上丝路场景，除开基础建模工作外，团队分别使用可编辑程度较高Water Shader 插件和Wave 插件来实现凹凸、反射等效果以营造水
面的细腻质感和波动感。
在羊皮纸路线图场景中，团队利用Roll 插件设计了羊皮纸卷轴展开的动态效果，还使用Viz Artist 中的粒子系统RFxSmoke 来进一步渲染场景
氛围。流动的路线光效，则是通过2D Ribbon 插件中的材质位移循环动画制
作而成，羊皮纸路线图效果如图2所示。由于沿线国家国旗属于在大屏中
展现的三维场景，因此该场景的搭建完全在Viz Artist 中完成，适当使用的玻璃材质和粒子系统对提升场景质感和光线效果有显著效果。
如何推动社会主义文化大发展大繁荣
在重点场景中欧班列的设计中，团队将其拆分为虚拟AR 场景与Virtual Window 虚拟窗口场景，以真实空间与演播室4×9大屏为载体，构建了大屏内草原蓝天白云的远景、列车三维场
景以及AR 植入模式的列车三维场景。通过虚拟摄像机跟踪与虚拟窗口场景的反向裁切，为大屏内三维物体与AR 虚拟物体之间创建交互。从技术实现角度来说，团队首先为虚拟AR 场景添加了Clipper 插件和Live 信号作为背景以承接摄像机信号，随后分别给AR 模块
和虚拟摄像机添加Key 与Remote，将
摄像机的跟踪权限匹配给跟踪数据。同时，虚拟摄像机版面的View 参数需选中为Perspective 模式。
完成虚拟AR 场景的设置后，团队需要对虚拟窗口场景进行设置。首先，激活Clipper 插件中的Reverse，此步骤用于场景的反向裁切，仅留下背景。接着，打开场景摄像机的Remote，将View 参数选中Window 模式，按照数值100对应1m 的单位填入窗口高度、宽度信息，其中Window Center 的测量代表跟踪中心点的偏差值。最后，将Distortion 选项设置为Internal，Parameter 选项设置为Lensfile，若出现大屏与前景动画的延时问题，则可以根据实际情况为前景的AR 部分增加一些延时的速度调试，中欧班列效果如图3所示。
3.2 《美丽北京 缤纷世园》
在2019年4月北京世园会专题报道中，团队根据环节设计特别制作了
图2 羊皮纸路线图效果图3 中欧班列效果
图1 演播室包装制作播出流程图
52
.
i
三维建模通用场景，如热带雨林环境、世园会地形图、小萌芽小萌花吉祥
物等，方便节目播报的整体视觉装饰。按节目需要，团队同样运用了Virtual Window 虚拟窗口与AR 动画联动技术，通过Clipper 插件对虚拟大屏和AR 前景进行拆分、设置，制作绿植珍稀物种的穿屏动画，让弥勒树、猴面包树、牡丹花王等珍稀植物，配合以主持人为前景的介绍环节，与背景大屏实时交互、依次穿出，充分展现参
展珍稀植物的品种纹理及细节如图4、图5所示。
回溯制作过程，虚拟设计团队首先利用三维软件C4D、Maya 进行植物模型的搭建，然后通过Rizom UV 软件进行展UV 工作，从而确定表面纹理贴图的位置，将绘制图像上每一个
点精确对应到模型物体的表面。在完成植物纹理贴图的绘制工作后，团队创新地采用了Vizrt 与Allegorithmic 公司合作的Viz Substance FX 材质插件，该插件支持三维模型在Artist 中直接使用并实时渲染Substance 仿真材质，使最终的虚拟场景生动逼真地再现了众多植物的真实质感效果，有效改变了新闻实景环境中的违和感。
在《美丽北京 缤纷世园》节目的虚拟效果设计中，团队面临的最大难
题就在于模型丰富程度和模型面数控制之间的平衡。由于在符合安全播出标准的情况下，Viz Artist 工程的模
型面数需要尽量控制在30万面左右。因此，团队大多采用细腻写实的贴图来加以呈现虚拟场景效果从而避免三维模型面数过多，在模型体量与系统渲染能力、艺术细节与直播安全之间到最恰当的平衡。
3.3 《金环日食大直播》在2020年6月21日科教频道《金环日食大直播》特别节目中，团队设计制作了四段AR 虚拟植入效果来科普金环日食发生的原理，并展示由于各地观众所处位置不同和地域差异所造成的“日全食”和“日偏食”的月亮本影区和半影区投射[3]。
确定需求和设计制作阶段，团队首先从科学性出发，将模型搭建工作
细化到具体星球的颜、材质和光晕，利用粒子系统和相关插件创建逼真的动态云气和宇宙星斑，将天体周边的环境浓缩成“小宇宙”的形态[3]，并着重于把每个场景与主持人、嘉宾的谈话内容和访谈节奏创建联系，使用
恰当的光影、粒子、烟雾效果消解虚拟植入模块与演播室实景的界限，把控整体演播室空间的调性和氛围。
新技术的运用意味着制作程序的繁杂与难度的大幅提升。在设备进
场、系统联通和彩排阶段，团队不仅需要解决技术层面的难题，还需从动画播控、机位切换和镜头设计等方面协调节目创作、艺术设计与技术实现。得益于团队在技艺创作水平上的成熟，最终成功以技艺结合为导向，呈现了高水准的视听效果，提升了节目的交互性和创意性，将虚拟植入技术在天象直播中的运用推向了新的台阶[3]。
4 AR 虚拟植入技术的
应用价值
4.1 打破创作局限
自改革开放以来，我国媒体领域充满生机且竞争日益激烈，科技的革新有效带动各类新媒体的兴起，原属
传统广电媒体的市场空间遭到明显挤压。为了在互联网时代应对来自内外部竞争的冲击，广电行业也在不断进行技术创新。
传统技术手段下，受演播室实际环境的限制，制作人员的创作空间比
图4 世园会AR 虚拟植入效果图5 现场拍摄画面
新闻自由与言论自由
53
. i
较有限。直至虚拟现实技术、三维图形制作技术和渲染跟踪技术走向成熟，互联网时代的广电媒体寻求到了一个突破口。
AR 虚拟植入系统具有充分的灵
活性和可编辑性，在材质纹理渲染、舞美配、氛围营造上具有明显优势，能够根据具体节目创作的需要，助力创作者多方位探索想象力的边界，打破时间、空间、环境场景等各方面因素的制约，使电视艺术创作的广度与深度随技术的发展而不断拓展。从制作者角度而言，场景的虚拟化意味着在艺术创作上几乎拥有无限可能，无形中强化了技术与艺术间的联系。创作者们可以利用在线图文包装系统自由设计出现实环境中不易搭建且更具视觉冲击力的虚拟场景，打破创作局
限，创新节目的可视化、具象化表达，挖掘广播电视节目在艺术性和审美性方面的发展空间。
4.2 优化可视效果
从传统演播室到高清演播室，从早期的电子布景到如今的AR 虚拟植入，可视化效果的呈现一直是广电从业者不断探索的重心。
北京亚运会开幕式过去，电视节目的表现形式较为单一，呈现给观众的视觉效果大同小异。当虚拟植入走进大众视线，带来的不仅是大型晚会中美轮美奂的舞美、新闻节目中直观立体的信息数据，更能够方便创作者在虚拟场景之上融入巧思，制作栩栩如生的动画效果。以“穿屏而出”动画效果为例，三维虚拟场景的动态化演绎配合以主持人的交
互指令，提升了画面纵深感和真实性，给观众带来“虚实相生”“如临其境”的高质量视听体验。
对于受众来说，虚拟植入技术大大地优化了电视节目的可视化效果，一方面，多元的视觉效果与时俱进地满足当代用户追求新鲜、追求改变的心理，从节目观赏性的角度提升了
电视媒体的市场竞争力[4]；另一方面，主持人与虚拟场景间的交互有效完善信息传递的逻辑性，优化了电视节目的信息传达渠道，使目标内容更加深入人心。
4.3 降低成本 提高效率
对于一台成功的电视节目而言，除节目主题、环节设定等内容创作工作以外，演播室场景、道具以及灯光舞美等任何元素也在整个制作流程中扮演着极为重要的角。在传统的节目制作里，电视台制作节目时往往需要耗费较大的物质成本和时间成本来设计
场景、布置道具以实现理想的节目效果，不论是场景设计方案还是大量道具都只能满足一次性使用，在造成制作人员设计压力的同时，也产生明显的资源浪费。
在新媒体涌现的时代下，以往陈旧的制作流程和非环保的制作方式丝毫不占优势，AR 虚拟植入的运用，为电视图文包装引入新的设计理念与制作方法，技术的迭代和设备的更新逐渐淘汰了繁杂的工作流程。
如今，制作团队只需运用Vizrt 这类专业图文包装系统，辅助以Maya、C4D 等三维图形软件，就能够
实现大型演播室、晚会的舞美设计，制作方式的虚拟化为电视台省去在实景演播室布置上的花销，降低了巨大的制作
成本。另外，AR 虚拟植入的优势还在于提升节目制作的效率，以北京广播电视台演播室系统为例，该系统在统
一内容分发方式的基础上，融入模板
数据的管理服务器，方便制作人员共享数据库。尤其对于需要多场景切换的节目而言，虚拟场景模版的复用和可编辑性能够明显缩减设计制作的周
期，减轻设计压力。5 总结
新媒体的涌现对于传统广电媒体的发展而言，是一种强有效的驱动力，计算机技术的革新引领演播室进入虚拟与现实交织的境界。AR 虚拟植入技术的应用开拓了广播电视领域更多维的创作空间，延展了实景演播室的舞美效果和信息传达机制，为观众带来了更加美观、立体、临场感更强的观看体验。不论是如今被广泛使用的AR 虚拟植入技术，还是业界不断探索的沉浸式混合现实演播室、扩展现实演播室以及全虚拟演播室，随着超高清影像时代的来临，越来越高阶的虚拟演播室成为了电视媒体未来走向的必然趋势。
参考文献：
[1]张洋.高清演播室中虚拟植入技术的应用[A].中国新闻技术工作者联合会、新疆广播电视局.中国新闻技术工作者联合会2018年学术年会论文集（学术论文篇）[C].中国新闻技术工作者联合会、新疆广播电视局：中国新闻技术工作者联合会,2018:7.
[2]牛佳，张伟莉.虚拟演播室技术在电视栏目制作中的应用[J].卫星电视与宽带多媒体,2020(11):22-23.
[3]肖瓅，王祎.浅谈光线气氛场在舞台虚拟植入设计中的重要性——从6.21《金环日食全媒体大直播》虚拟植入视觉设计说起[J].影视制作,2020,26(08):18-24.
[4]祁琳.试论高清演播室中虚拟植入技术的应用[J].西部广播电视,2019(11):219+225.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议