拓展現實演播室在廣播電視領域的應用研究

孫 濤，特古斯，水 軍

（1.蕭山區融媒體中心，浙江 杭州 311201；2.阿拉善盟融媒體中心，內蒙古 阿拉善 750306；3.濱?？h融媒體中心，江蘇 鹽城 224500）

0 引言

隨著拓展現實（Extended Reality，XR）技術的快速發展，廣播電視領域正逐漸探索其在演播室的應用潛力。文中將深入探討XR 演播室的定義和技術組成，追溯其發展歷史，剖析主要的應用場景，并以新聞、體育、綜藝節目為例，闡述其在廣播電視行業的創新應用。

1 XR 演播室概述

1.1 XR 的定義與技術組成

XR 是一種綜合了虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）和混合現實（Mixed Reality，MR）的技術，以打造更為豐富、立體的交互體驗[1]。VR 通過全新構建的數字環境使用戶完全沉浸其中，AR 是在真實環境中融入虛擬元素，而MR 則是二者的結合，可以在虛構環境中實現與真實環境的交互。XR 技術主要包括用于生成虛擬元素并實現環境感知的計算平臺、顯微器件（如頭戴設備、智能眼鏡等），用于跟蹤用戶行為和位置的傳感技術，以及用于實現物理虛擬交互的相應算法等。

1.2 XR 的發展歷史及現狀

XR 技術的發展歷程是一種從概念到實踐、從基礎設施到應用的演變過程。早在20 世紀60 年代，伊凡·薩瑟蘭就提出了“全息虛擬現實”的理念，這被認為是XR 的起源。此后的幾十年，VR、AR、MR技術逐步發展，為XR 奠定了基礎。隨著互聯網和計算設備的進步，上述3 種技術在21 世紀初開始得到實質性的推進，特別是智能手機的普及，使得AR技術逐步走入大眾視野[2]。目前，XR 發展至全息投影和空間映射技術，并且已經開始在游戲、教育、醫療、娛樂等多個領域嶄露頭角。有些研究機構預估，到2025 年全球XR 市場規模有望達到2 000 億美元。目前，XR技術處于快速發展和廣泛應用階段，其影響延伸到日常生活的許多方面。

1.3 XR 的主要應用場景

XR 技術的應用非常廣泛，已經初步滲透到人們生活的各個角落。首先，在娛樂行業，XR 技術在游戲、電影等領域取得了顯著的成效。例如，通過VR 設備提供更真實的游戲體驗，或者在電影中使用AR 技術增加觀看效果。其次，在教育及培訓領域，通過XR 技術模擬現實場景進行教育訓練，增強學習的趣味性和有效性，如模擬醫學手術訓練、歷史事件重現等。最后，XR 技術在醫療、軍事、房地產、旅游等領域都有著豐富的應用。例如：在醫療領域，XR 用于疾病診斷、治療方案模擬等；在軍事領域，XR 可以提供模擬戰場環境的訓練；在房地產領域，XR 為人們帶來虛擬的房屋參觀體驗。隨著技術的不斷進步，更多的應用場景將被挖掘出來，深刻地改變人們的工作和生活方式。

1.4 演播室發展歷程

演播室是廣播電視節目制作的重要場所，其發展歷程反映了廣播電視技術的進步。在電視出現的初期，演播室基本上只是一個為電視錄制提供環境條件的空間，錄制過程全程采用實景，背景和道具都相對簡樸。自20 世紀70 年代起，隨著彩色電視的普及、攝像及照明設備的改進，演播室開始了專業化的建設。進入21 世紀，隨著計算機技術和網絡技術的快速發展，數字化、網絡化和虛擬性成為演播室的新特點[3]。綠幕技術、實時圖像合成、3D 渲染等技術開始廣泛應用，使得節目呈現的內容和形式越來越豐富，為觀眾帶來更加精彩的視覺效果。近年來，利用VR、AR、MR 等拓展現實技術，虛擬演播室成為一個新的發展趨勢，不僅極大地豐富了節目攝制的多樣性，還提高了工作效率，降低了成本。

1.5 XR 演播室組成

XR 演播室是迎合現代數字化、網絡化以及虛擬化需求的產物，它主要包括發光二極管（Light Emitting Diode，LED）顯示屏、渲染服務器、合成服務器、相機追蹤系統、燈光系統、攝像系統以及音響系統等核心設備。LED 顯示屏通常用作虛擬背景或地板，提供高清晰度、高對比度的顯示效果，幫助實現真實與虛擬的無縫融合[4]。渲染服務器與合成服務器負責生成并處理虛擬場景和實時圖像，以實現現實與虛擬的精確疊加。相機追蹤系統是保證虛擬內容與實際相機動作同步的關鍵，通過跟蹤實時攝像機的運動和參數，制作出逼真的虛擬場景。燈光系統提供專業的照明效果，確保真實場景與虛擬場景的光照統一，增加逼真感。而攝像系統和音響系統則負責捕捉并記錄現場的圖像和聲音。

1.6 XR 演播室生產流程

XR 演播室的生產流程一般從設計開始，設計團隊會依據節目要求和實際演播情況，利用專業軟件構建出適應演播室的三維虛擬場景。如果情節需要，還可以為虛擬場景增加互動特性或設計接口以便與外部數據實現互聯。在設計完成后，相關人員會對攝像機的跟蹤設置進行處理，確保實體攝像機與虛擬場景中的攝影機保持一致。經過審查后，所設計的場景會導入渲染引擎中。當節目播出時，攝像機的傳感器將通過捕捉其位置信息，將該數據傳輸至渲染引擎，用于位置定位，再輸出已混合的畫面。最后，監控的導播會通過切換各機位的鏡頭，完成錄制。在整個播出過程中，播放控制人員會負責場景的切換和操作互動元素。在需要更新數據時，手動錄入或連接到外部數據源實現自動更新，確保內容的實時更新與節目的連貫性。

2 XR 演播室在廣播電視行業的應用

2.1 XR 演播室在新聞節目中的應用

XR 在新聞節目中的應用，讓新聞報道變得更加直觀、生動和具有沉浸感。利用XR 構建的虛擬演播室，無縫融合真實的新聞主播和虛擬的新聞背景或內容，根據新聞主題定制虛擬背景，包含復雜的三維數據可視化、實時動態信息更新等[5]。例如，在報道天氣新聞時，主播可以直接身處模擬的天氣情況中，使觀眾更直觀地感知對應的天氣情況。

以遼寧廣播電視臺為例，2022 年開展演播室改造升級，在9 號演播室打造XR 沉浸式演播室。遼寧廣播電視臺XR 沉浸式演播室由視頻系統、音頻系統、大屏顯示系統和圖文制作系統等組成，結合虛擬渲染服務器，為新聞播報、專訪、點評等提供現場直播與錄播服務。XR 沉浸式演播室支持3 訊道直播制作，視頻系統、音頻系統支持融媒體制作、新媒體發布等功能，其三維場景渲染制作功能可根據不同的新聞主題打造個性化的新聞節目背景，極大地提升了新聞節目的制作與傳播效率。

以2022 年全國兩會新聞報道為例，新華網運用虛擬空間、XR 等技術打造XR 沉浸式演播室，根據不同的新聞內容打造切合主題的虛擬演播室，并以“真人主播+虛擬數字人”形式，向大眾播報兩會熱點話題?！秲蓵白h事界”》正是在XR 演播室環境下完成的，新華網新人主播柔一與虛擬主播小闖合作完成多檔兩會新聞節目的主持工作。央視網在兩會期間打造XR 演播室，運用動作捕捉、虛擬演播室、XR 等智能化技術構建虛實融合的新聞場景，打造了沉浸式融媒體制播節目《兩會C+時刻》，虛擬主播小C 與代表委員、專家學者進行訪談互動，向觀眾講解兩會熱點話題。

2.2 XR 演播室在體育節目中的應用

XR 技術在體育節目中的使用，使得比賽的解讀和篇章的編排更具創新性和觀賞性。借助虛擬演播室，主播可以在一個仿真的場地內進行比賽解說，把抽象的戰術布置、運動員動作解析等具象化，使觀眾能夠更加直觀地理解比賽情景[6]。例如：在足球賽前解說時，主播在虛擬的足球場中模擬戰術布置，或者剖析球員的運動軌跡；在籃球比賽的解讀中，主播模擬球員的投籃動作，解析籃球的彈道運動。通過XR 技術，數據可視化得以大展身手。例如，在解說過程中，主播通過現場生成的三維圖表來顯示球員的得分、助攻、籃板等數據變化，使觀眾能夠得到更加詳細和直觀的比賽信息。

2.3 XR 演播室在體綜藝節目中的應用

在綜藝節目中，XR 技術的應用正在開啟新的觀看體驗。借助虛擬演播室，節目制作團隊能夠構建各種富有創意和趣味性的虛擬環境，無論是大型舞臺、異域景色還是魔幻空間，都能輕松實現。在歌唱或舞蹈類的綜藝節目中，運用XR 技術可以營造出炫麗的虛擬舞臺效果，通過3D 動畫和特效增強觀眾的視覺美感。在一些答題類或冒險類的綜藝節目中，可以設計各類虛擬挑戰場景，增加觀眾的代入感與趣味性。XR 與真實畫面的無縫整合，使得虛擬角色或物件可以與真實人物自由互動，大大增強了節目的觀賞性和娛樂性。

2021 年3 月，愛奇藝發布云演出產品“虛實之城”沉浸式虛擬演唱會，全程使用XR 技術呈現表演，實現沉浸式的虛擬舞臺演出。在這次沉浸式虛擬演唱會中，虛擬演播室與主題相關的3D 場景，如壯麗的城市、燈火閃爍的天空等，為觀眾構建了一個虛擬的舞臺空間，使人們仿佛置身其中。演唱會分為“晝·造夢”和“夜·閃耀”兩場，打造飛沙走石、熱帶雨林、科幻現代等十余個虛實變幻的舞臺場景。歌手在虛擬空間中進行表演，通過背景的變化和特效的渲染，讓每一首歌曲都展現出一個動人的故事。此次“虛實之城”沉浸式虛擬演唱會布置3 個XR 虛擬機位、10 個直拍機位的多視角切換，在直播過程中完成部分場景的實時渲染工作，帶給觀眾沉浸式多維度的觀看體驗。

3 結語

XR 演播室的興起標志著廣播電視領域的創新浪潮，通過深入剖析其技術組成、發展歷史及主要應用場景，探討了其在新聞、體育、綜藝等領域的成功案例。XR 為節目制作注入新的活力，提升了觀眾體驗，促使廣播電視行業更具創新性和多元性。未來，隨著技術不斷演進，XR演播室將繼續引領行業潮流，推動廣播電視節目制播的智能化與虛擬化。