孫彥昆

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電視中的應(yīng)用

孫彥昆

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實英文即“VirtualReality”或稱虛擬環(huán)境“VirtualEnvironment”。它利用計算機生成一種虛擬的模擬環(huán)境，并通過多種傳感設(shè)備使用戶沉浸到該環(huán)境中去，虛擬現(xiàn)實系統(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)境通過虛擬現(xiàn)實的途徑去實現(xiàn)，并且可以在其中與這種虛擬現(xiàn)實進行交流。

虛擬現(xiàn)實作為一門比較新的技術(shù)，從它初見端倪就引起了廣泛的關(guān)注。1992年法國召開了與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)的名為“真實的與虛擬世界的界面”的國際會議，同年在美國一批以醫(yī)學(xué)專家為主的科學(xué)家組織召開了名為“醫(yī)學(xué)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)”的學(xué)術(shù)會議。1993年，在西雅圖召開了第一屆虛擬現(xiàn)實國際學(xué)術(shù)會議，會議吸引了大批科技工作者，并發(fā)表了大量有價值的論文。在國內(nèi)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也越來越受到科技界的重視。

二、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)特征

虛擬現(xiàn)實具有三個最突出的特征，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”開頭，因此又被稱為是“3I”特征。

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

“沉浸感”是指參與者借助交互設(shè)備和自身的感知覺系統(tǒng)，通過計算機生成一個非常逼真的虛幻世界，人們不僅可以通過視覺和聽覺，還可以通過嗅覺和觸覺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)、軍事等方面的問題提供了很多的便利，虛擬現(xiàn)實可以用別樣方式同樣反映出設(shè)計者的構(gòu)思，并且它的功能遠(yuǎn)比那些呆板的圖紙生動得多。

三、虛擬現(xiàn)實在電視中的應(yīng)用——虛擬演播室

虛擬演播室技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種基于虛擬現(xiàn)實的電視節(jié)目制作技術(shù)，其原理是將攝像機攝取的真實影像與計算機設(shè)計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，它通常包括虛擬場景制作、攝像機追蹤、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)的場景沒有縱深感，只是一個平面圖形，只能作為背景，出現(xiàn)在真實人物的后面。據(jù)估算，三維虛擬演播室約需300萬美元，由于二維系統(tǒng)系統(tǒng)配置低，價格便宜得多，目前國內(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)也同時可以作為前景出現(xiàn)，并且真實人物還能圍繞虛擬景物運動，因而在視覺效果上更具有縱深感，也更加的真實。目前，國外的三維虛擬演播室系統(tǒng)都是采用專業(yè)的圖形工作站來實時生成三維場景的運動。在虛擬的三維背景圖像生成以前，必須對三維虛擬場景中的各個物體進行建模，制作人員可以通過計算機輔助設(shè)計軟件比如3DMax、MAYA等對物體進行建模，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象其形體上與真實對象在形態(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算機軟件在虛擬場景中進行虛擬布光。虛擬光效中對于燈具的要求，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，因為背景和環(huán)境都是虛擬的，而且人物也要在虛擬的場景中活動，所以人物的照明設(shè)計就要嚴(yán)格按虛擬的背景環(huán)境來做。

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景中的投影。虛擬物體的投影可以在建模中利用三維動畫軟件的材質(zhì)貼圖功能進行陰影制作，但演員的陰影卻無法隨著運動實時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時動作捕捉系統(tǒng)將場外一個真實演員的動作實時傳送給三維動畫軟件制作的卡通人物，讓它完全實時地模仿真人動作，卡通人物和主持人出現(xiàn)在同一個虛擬場景中，并且能夠互相配合，進行交互式表演。

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

我國的電視事業(yè)隨著改革開放的深入和國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人們文化生活日益高漲的需求而面臨突飛猛進的發(fā)展，人們的欣賞品位越來越高，電視節(jié)目的制作難度也越來越大。為了滿足國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)目已勢在必然。虛擬演播室系統(tǒng)雖然造價較高，但比起興建大型演播室或搭建一個又一個實景來，花費可能還要小些，運行費用可能更小，且換景便利，制作周期短，"擴建"更容易，所以具有誘人的發(fā)展前景。

四、虛擬現(xiàn)實在其它方面中的應(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)頁式的實現(xiàn)方式之外，3D虛擬商城是一種更先進，更合適的實現(xiàn)方式。虛擬商城是把現(xiàn)實生活中的商城場景、規(guī)格、商城經(jīng)營形式以計算機三維技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在線支付等技術(shù)手段在網(wǎng)絡(luò)上搭建的虛擬購物中心，但是作為網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的虛擬商城，又不僅僅是現(xiàn)實的簡單復(fù)制，虛擬商城繼承了會員制商務(wù)平臺的供求商機、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“一切皆三維”的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化立體商城。

3D購物商城擺脫了單調(diào)的照片和文字解說，能夠為客戶構(gòu)建互動、仿真的三維體驗平臺。逐層逐店的實景展示，時尚新潮，如同步入真實的實體店一般，各種款式的商品整整齊齊地放在柜臺格中，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)平臺提供更有價值的用戶體驗，提升網(wǎng)站的核心競爭力，并對盈利模式進行創(chuàng)新。如試衣網(wǎng)的3D商城里，在這個三維虛擬世界里，所有物品的狀態(tài)都變成可體驗的，用戶不是一個瀏覽者，而是一個游覽者。當(dāng)然，3D商城也有很多問題，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，降低了用戶購買的效率等。

總之虛擬現(xiàn)實技術(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用，它的運用范圍會越來越廣。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，這項技術(shù)會發(fā)展的越來越完善，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)計藝術(shù)學(xué)碩士研究生，主要從事藝術(shù)設(shè)計的相關(guān)理論與實踐研究。