來(lái) 洋 （杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310018）

試析虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的運(yùn)用

來(lái) 洋 （杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310018）

目前隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，許多新的教學(xué)手段和技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中去，提高了教學(xué)效果。虛擬演播室系統(tǒng)作為一個(gè)高性能、多功能的穩(wěn)定的系統(tǒng)，也逐漸在高校教學(xué)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，為實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了新的教學(xué)手段。在本文的研究中，從虛擬演播室技術(shù)運(yùn)行的基本原理開(kāi)始，進(jìn)一步分析虛擬演播室對(duì)于高職院校的教學(xué)工作具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，進(jìn)而對(duì)虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)工作中的具體推廣和使用情況進(jìn)行分析。

虛擬演播室技術(shù)；高職院校；應(yīng)用

虛擬演播室的構(gòu)成要素主要有：攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)主機(jī)和軟件系統(tǒng)、圖形發(fā)生器、音頻切換臺(tái)，可以說(shuō)虛擬演播室是一個(gè)完整的系統(tǒng)，虛擬演播室技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中能夠突破教學(xué)場(chǎng)地、資金等的局限，給教學(xué)工作帶了深刻的變革，其實(shí)用的功能、簡(jiǎn)便的操作使其靈活地應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，發(fā)揮其在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，有助于教學(xué)工作效率、質(zhì)量的提升。

一、虛擬演播室技術(shù)簡(jiǎn)介

虛擬演播室在運(yùn)行過(guò)程中，由多個(gè)部分組成，例如計(jì)算機(jī)軟件和主機(jī)以及攝像跟蹤等，在傳統(tǒng)的色鍵摳像技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新形成了功能更加強(qiáng)大的虛擬演播室技術(shù)。通過(guò)虛擬演播室系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)制作的虛擬場(chǎng)景與實(shí)際人物活動(dòng)圖像的完美結(jié)合，人物的動(dòng)作與制作出的虛擬背景進(jìn)行同步變化，前景與背景協(xié)調(diào)、真實(shí)地結(jié)合在一起。其中，前景攝像機(jī)所拍攝的視頻通過(guò)視頻延時(shí)器和攝像機(jī)跟蹤控制模塊輸出，前者能確保前景信號(hào)與虛擬背景的同步，后者獲取攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)能夠控制所制作出來(lái)的虛擬場(chǎng)景變化情況，最后在色鍵器的作用下使其和前景信號(hào)合成輸出。

攝像機(jī)跟蹤器、虛擬場(chǎng)景生成器以及視頻合成共同構(gòu)成了虛擬演播室系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理如下：虛擬場(chǎng)景經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的渲染操作后，再經(jīng)過(guò)CPU對(duì)其進(jìn)行一定的處理，矢量圖形文件經(jīng)三維建模器生成后，渲染核心的圖形處理流水線(xiàn)會(huì)收到這些矢量圖形文件的代表場(chǎng)景三維物體模型的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，包含頂點(diǎn)坐標(biāo)、紋理坐標(biāo)、顏色等。這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過(guò)渲染核心的變換坐標(biāo)、平移縮放等處理，場(chǎng)景中的光源也會(huì)經(jīng)過(guò)渲染核心的點(diǎn)光源、單方向光源處理，此時(shí)頂點(diǎn)坐標(biāo)成為了具有光源效果的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)。之后是資料的剪裁以及三角形設(shè)置和光柵化處理，即去除視場(chǎng)外的無(wú)用資料，通過(guò)定點(diǎn)構(gòu)建成多個(gè)三角形，并在三角形內(nèi)用像素填充。緊接著處理場(chǎng)景中的多紋理和場(chǎng)景中的光照和陰影，最后即實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖形的輸出。

二、虛擬演播室在高職院校教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

1.教學(xué)中的干擾因素少

虛擬教學(xué)消除了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中存在的眾多干擾因素，不存在噪音影響以及聲音傳播衰減等問(wèn)題，虛擬演播室在室內(nèi)工作，外界環(huán)境對(duì)其干擾作用較小，而且其具備的擴(kuò)音系統(tǒng)能夠確保聲音的及時(shí)、有效傳播。虛擬演播室所創(chuàng)設(shè)的三圍場(chǎng)景幾乎不受限制，場(chǎng)景、布局、道具、動(dòng)畫(huà)等設(shè)定十分自由，突破諸多因素的限制，創(chuàng)設(shè)靈活多變、充滿(mǎn)想象力的場(chǎng)景。

2.便于教學(xué)設(shè)備的準(zhǔn)備

虛擬演播室在運(yùn)行過(guò)程中，空間要求非常低，只需要很小的有效空間，即可為觀(guān)眾創(chuàng)造出無(wú)限大演播空間，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)調(diào)整虛擬演播室的大小，攝像機(jī)可拍攝到比實(shí)際面積更大的區(qū)域，能夠完成各種景別的透視關(guān)系并進(jìn)行合成，從視覺(jué)角度，能夠?qū)崿F(xiàn)視野的拓展。通過(guò)虛擬演播室技術(shù)可以為學(xué)生展示各種實(shí)踐細(xì)節(jié)，提高學(xué)生興趣的同時(shí)，極大地提高了教學(xué)的質(zhì)量和效率。

3.節(jié)約資金，省時(shí)省力

虛擬演播室的場(chǎng)景制作過(guò)程十分簡(jiǎn)單，通過(guò)已有的三維動(dòng)畫(huà)軟件來(lái)制作出生動(dòng)逼真的三維場(chǎng)景，節(jié)省了布景搭建費(fèi)用、設(shè)備購(gòu)買(mǎi)和維修費(fèi)用等，節(jié)省了大量的資金投入，而且場(chǎng)景可以重復(fù)循環(huán)使用，不需要額外人力和物力的投入，而展現(xiàn)出豐富多彩的視頻畫(huà)面，為教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)意提供了便利。

4.抽象知識(shí)具象化，提高學(xué)生積極性

通過(guò)虛擬演播系統(tǒng)，教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要來(lái)設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足教學(xué)需要的三圍虛擬空間，充分發(fā)揮教師的想象力和創(chuàng)造力，借助VRML虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的虛擬世界，還可以通過(guò)控制腳本來(lái)改變空間效果。教學(xué)時(shí)，通過(guò)多變的虛擬場(chǎng)景突破普通教師的時(shí)空限制，創(chuàng)建豐富多彩的教學(xué)情境，可以將一些抽象的理論知識(shí)、公式、定義等用圖形和虛擬場(chǎng)景的形勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)，活躍教學(xué)氛圍，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的想象力，促進(jìn)學(xué)生思考，從而達(dá)到理解和掌握所學(xué)知識(shí)的目的。

三、虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的運(yùn)用

1.虛擬演播室技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用

在廣大高職院校的遠(yuǎn)程教學(xué)工作中，能夠通過(guò)虛擬出席的方式，將不再相同地點(diǎn)的演播室中的展示內(nèi)容與本地演播室的場(chǎng)景進(jìn)行融合，通過(guò)虛擬技術(shù)將二者融合到相同的場(chǎng)景中，兩人進(jìn)行的虛擬場(chǎng)景中的面對(duì)面對(duì)話(huà)，增強(qiáng)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)感和參與感，遠(yuǎn)程教學(xué)不僅節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，還加少了旅途勞累，提高制作效率。

2.虛擬演播室技術(shù)在實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)中的應(yīng)用

目前基于環(huán)境虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域得到應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬演播室系統(tǒng)能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)和仿真的實(shí)習(xí)環(huán)境，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的實(shí)驗(yàn)背景，場(chǎng)景不受實(shí)驗(yàn)條件的約束，有助于師生間的交流探討，推進(jìn)廣大高職院校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果的提高，并促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中實(shí)踐能力的提升。

3.虛擬演播室技術(shù)在教材制作中的應(yīng)用

虛擬演播室技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助高職院校在教學(xué)工作中提供各種各樣的教材制作方式，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)域，讓學(xué)生接觸到更大范圍內(nèi)的知識(shí)，例如利用虛擬大屏幕顯示效果等制作精品課程教學(xué)音像教材、利用虛擬技術(shù)完成實(shí)驗(yàn)操作等，取得良好的教學(xué)效果。

虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的應(yīng)用有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，是未來(lái)教學(xué)的發(fā)展方向，在未來(lái)高職院校的教學(xué)工作中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維圖像軟件的開(kāi)發(fā)，能夠進(jìn)一步優(yōu)化虛擬演播室系統(tǒng)的運(yùn)行效果，從而獲得虛擬演播技術(shù)更高水平的突破，增強(qiáng)該技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用，提高高職院校教學(xué)質(zhì)量。

[1]栗曦坤，劉佳勛.基于虛擬演播室的教學(xué)模式研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011.

[2]呂貴香，鐘慶.虛擬演播室在鹽城教學(xué)電視節(jié)目中的應(yīng)用[J].教育技術(shù)導(dǎo)刊，2007（12）.

來(lái)洋（1987—），男，浙江杭州人，工作單位：杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職務(wù)：教師，研究方向：動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。

*本文為2015年杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)科研課題《校園虛擬演播室節(jié)目制作解決方案與關(guān)鍵技術(shù)》（ky201528）的研究成果