孫彥昆

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電視中的應(yīng)用

孫彥昆

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)英文即“VirtualReality”或稱虛擬環(huán)境“VirtualEnvironment”。它利用計(jì)算機(jī)生成一種虛擬的模擬環(huán)境，并通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶沉浸到該環(huán)境中去，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)突破了用傳統(tǒng)方法表達(dá)事物的局限，使人們不僅可以將任何想象的環(huán)境通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的途徑去實(shí)現(xiàn)，并且可以在其中與這種虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行交流。

虛擬現(xiàn)實(shí)作為一門(mén)比較新的技術(shù)，從它初見(jiàn)端倪就引起了廣泛的關(guān)注。1992年法國(guó)召開(kāi)了與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的名為“真實(shí)的與虛擬世界的界面”的國(guó)際會(huì)議，同年在美國(guó)一批以醫(yī)學(xué)專家為主的科學(xué)家組織召開(kāi)了名為“醫(yī)學(xué)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”的學(xué)術(shù)會(huì)議。1993年，在西雅圖召開(kāi)了第一屆虛擬現(xiàn)實(shí)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)議吸引了大批科技工作者，并發(fā)表了大量有價(jià)值的論文。在國(guó)內(nèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也越來(lái)越受到科技界的重視。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)特征

虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個(gè)最突出的特征，即“交互性”、“沉浸感”和“構(gòu)想性”，由于這三者的英文名稱都是以“I”開(kāi)頭，因此又被稱為是“3I”特征。

“交互性”主要是指參與者通過(guò)使用特有的輸入和輸出設(shè)備，不僅可以利用電腦鍵盤(pán)以及鼠標(biāo)進(jìn)行交互的操作，而且能夠通過(guò)特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語(yǔ)言及身體的運(yùn)動(dòng)，來(lái)調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音，它是一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境，可以通過(guò)用戶的輸入(如手勢(shì)、語(yǔ)言命令)做出響應(yīng)，比如用戶可以用手去直接抓取和移動(dòng)模擬環(huán)境中的物體，不僅有抓東西的感覺(jué)，還能感到物體的重量等。

“沉浸感”是指參與者借助交互設(shè)備和自身的感知覺(jué)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成一個(gè)非常逼真的虛幻世界，人們不僅可以通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，還可以通過(guò)嗅覺(jué)和觸覺(jué)多維度地感受到虛擬世界中所發(fā)生的一切，從而看上去以及聽(tīng)上去等都完全的沉浸于其中。

“構(gòu)想性”是指借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將抽象概念具像化的程度，它為解決工程、醫(yī)學(xué)、軍事等方面的問(wèn)題提供了很多的便利，虛擬現(xiàn)實(shí)可以用別樣方式同樣反映出設(shè)計(jì)者的構(gòu)思，并且它的功能遠(yuǎn)比那些呆板的圖紙生動(dòng)得多。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)在電視中的應(yīng)用——虛擬演播室

虛擬演播室技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的電視節(jié)目制作技術(shù)，其原理是將攝像機(jī)攝取的真實(shí)影像與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的三維虛擬背景空間相融合以形成新的視頻圖像。虛擬演播室系統(tǒng)的關(guān)鍵在于如何產(chǎn)生虛擬背景并將其與前景融合，它通常包括虛擬場(chǎng)景制作、攝像機(jī)追蹤、虛擬背景生成、圖像合成等關(guān)鍵技術(shù)。

(一)虛擬演播室系統(tǒng)的分類

虛擬演播室系統(tǒng)有二維虛擬演播室系統(tǒng)，也有三維虛擬演播室系統(tǒng)。二維虛擬演播室系統(tǒng)的場(chǎng)景沒(méi)有縱深感，只是一個(gè)平面圖形，只能作為背景，出現(xiàn)在真實(shí)人物的后面。據(jù)估算，三維虛擬演播室約需300萬(wàn)美元，由于二維系統(tǒng)系統(tǒng)配置低，價(jià)格便宜得多，目前國(guó)內(nèi)的虛擬演播室系統(tǒng)大都是二維或二維半的系統(tǒng)，可大量制作節(jié)目，大大改善了電視欄目包裝。

三維虛擬演播室系統(tǒng)中，虛擬景物既可以作為背景出現(xiàn)也同時(shí)可以作為前景出現(xiàn)，并且真實(shí)人物還能圍繞虛擬景物運(yùn)動(dòng)，因而在視覺(jué)效果上更具有縱深感，也更加的真實(shí)。目前，國(guó)外的三維虛擬演播室系統(tǒng)都是采用專業(yè)的圖形工作站來(lái)實(shí)時(shí)生成三維場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)。在虛擬的三維背景圖像生成以前，必須對(duì)三維虛擬場(chǎng)景中的各個(gè)物體進(jìn)行建模，制作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件比如3DMax、MAYA等對(duì)物體進(jìn)行建模，這些工具大都提供了物體精確地幾何描述，從而可以使得所建立的對(duì)象其形體上與真實(shí)對(duì)象在形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面上都十分的逼真。

(二)虛擬演播室系統(tǒng)功能

不同的虛擬演播室系統(tǒng)提供的功能不完全一樣，除基本的虛擬演播功能，比如虛擬攝像機(jī)等之外，還有諸如虛擬光效、虛擬陰影、虛擬演員等功能，而這些功能并不是所有虛擬演播室系統(tǒng)都支持。

1.虛擬光效

虛擬光效是指利用計(jì)算機(jī)軟件在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行虛擬布光。虛擬光效中對(duì)于燈具的要求，是采用一種基于三基色柔光燈的基礎(chǔ)之上的，這種燈發(fā)光均勻、陰影小、發(fā)熱少、色溫恒定而均勻。滿足了虛擬演播室對(duì)光線的基本要求。虛擬演播室系統(tǒng)中的“布光”也很有講究，虛擬演播室的照度不同于傳統(tǒng)演播室，它要求前景與藍(lán)箱背景照度相匹配，追求光照的一致性。在虛擬演播室中，“虛擬布光法”有著最廣泛的應(yīng)用，因?yàn)楸尘昂铜h(huán)境都是虛擬的，而且人物也要在虛擬的場(chǎng)景中活動(dòng)，所以人物的照明設(shè)計(jì)就要嚴(yán)格按虛擬的背景環(huán)境來(lái)做。

2.虛擬陰影

虛擬陰影是指物體根據(jù)虛擬布光效果在虛擬場(chǎng)景中的投影。虛擬物體的投影可以在建模中利用三維動(dòng)畫(huà)軟件的材質(zhì)貼圖功能進(jìn)行陰影制作，但演員的陰影卻無(wú)法隨著運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)地投射到其附近的虛擬物體上，從而影響了虛擬演播室的逼真度。

3.虛擬演員

迄今為止人類傳播界面中的身體可以分為三類:有機(jī)的身體、再現(xiàn)的身體和生成的身體，虛擬演員是數(shù)字技術(shù)催生的再生的身體。虛擬演員功能是指利用實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)將場(chǎng)外一個(gè)真實(shí)演員的動(dòng)作實(shí)時(shí)傳送給三維動(dòng)畫(huà)軟件制作的卡通人物，讓它完全實(shí)時(shí)地模仿真人動(dòng)作，卡通人物和主持人出現(xiàn)在同一個(gè)虛擬場(chǎng)景中，并且能夠互相配合，進(jìn)行交互式表演。

(三)我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影節(jié)目包裝中的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的電視事業(yè)隨著改革開(kāi)放的深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們文化生活日益高漲的需求而面臨突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人們的欣賞品位越來(lái)越高，電視節(jié)目的制作難度也越來(lái)越大。為了滿足國(guó)際交流和廣大電視觀眾的需要，采用最新技術(shù)制作出令人耳目一新的電視節(jié)目已勢(shì)在必然。虛擬演播室系統(tǒng)雖然造價(jià)較高，但比起興建大型演播室或搭建一個(gè)又一個(gè)實(shí)景來(lái)，花費(fèi)可能還要小些，運(yùn)行費(fèi)用可能更小，且換景便利，制作周期短，"擴(kuò)建"更容易，所以具有誘人的發(fā)展前景。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)在其它方面中的應(yīng)用—— “虛擬商城”

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們的商務(wù)行為已經(jīng)開(kāi)始從傳統(tǒng)商務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮由虅?wù)，在各種各樣的電子商務(wù)中，最為重要的是網(wǎng)上商店，目前除了2D網(wǎng)頁(yè)式的實(shí)現(xiàn)方式之外，3D虛擬商城是一種更先進(jìn)，更合適的實(shí)現(xiàn)方式。虛擬商城是把現(xiàn)實(shí)生活中的商城場(chǎng)景、規(guī)格、商城經(jīng)營(yíng)形式以計(jì)算機(jī)三維技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在線支付等技術(shù)手段在網(wǎng)絡(luò)上搭建的虛擬購(gòu)物中心，但是作為網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的虛擬商城，又不僅僅是現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)單復(fù)制，虛擬商城繼承了會(huì)員制商務(wù)平臺(tái)的供求商機(jī)、商品展示、商家管理、在線訂單等在線數(shù)據(jù)交互功能，并以VR技術(shù)為核心，融合了好友成群、在線文字、語(yǔ)音視頻交流、仿游戲效果、短信、銀行接口等服務(wù)功能，打造了一個(gè)“一切皆三維”的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化立體商城。

3D購(gòu)物商城擺脫了單調(diào)的照片和文字解說(shuō)，能夠?yàn)榭蛻魳?gòu)建互動(dòng)、仿真的三維體驗(yàn)平臺(tái)。逐層逐店的實(shí)景展示，時(shí)尚新潮，如同步入真實(shí)的實(shí)體店一般，各種款式的商品整整齊齊地放在柜臺(tái)格中，任君挑選。這種全新的電子商務(wù)模式能夠幫助電子商務(wù)平臺(tái)提供更有價(jià)值的用戶體驗(yàn)，提升網(wǎng)站的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并對(duì)盈利模式進(jìn)行創(chuàng)新。如試衣網(wǎng)的3D商城里，在這個(gè)三維虛擬世界里，所有物品的狀態(tài)都變成可體驗(yàn)的，用戶不是一個(gè)瀏覽者，而是一個(gè)游覽者。當(dāng)然，3D商城也有很多問(wèn)題，如加載慢、內(nèi)部店面不多、用戶操作繁瑣等因素，以及復(fù)雜的操作，降低了用戶購(gòu)買的效率等。

總之虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在不僅僅在電視，在網(wǎng)絡(luò)甚至在電影中都得到了廣泛的運(yùn)用，它的運(yùn)用范圍會(huì)越來(lái)越廣。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)發(fā)展的越來(lái)越完善，并且將便利于人們的工作與生活。

孫彥昆，男，山東泰安人，浙江農(nóng)林大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)碩士研究生，主要從事藝術(shù)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論與實(shí)踐研究。