虛擬演播室系統在高等院校教學中的應用探析

[摘 要] 文章在引入虛擬演播室技術概念的基礎上，系統論述了虛擬演播室系統在高校教學中的優勢，文章重點探討了虛擬演播室在高校教學中的應用研究。

[關鍵詞] 虛擬演播室系統； 高等教育； 教學

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 22. 060

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）22- 0095- 02

1 虛擬演播室技術

虛擬演播室（Virtual Studio）技術，是將計算機制作的三維虛擬場景與現場真實攝像機拍攝的人物活動圖像進行數字化實時合成，從而形成一種新穎的電視節目制作系統。[1]虛擬演播室主要由藍背景技術、攝像機跟蹤技術、色鍵合成及定位技術、虛擬場景制作等技術組成，[2]其工作過程就是利用計算機仿真和攝像機視頻合成技術，把在演播室中的攝像機所拍攝實景物體圖像和計算機虛擬仿真生成的，也就是并不是真實存在的圖像、物體進行實時合成，形成完全真實感的三維視覺效果，這種三維仿真效果是動態的，它會隨著攝像機鏡頭的運動而相應地改變，所拍攝的實景畫面和虛擬的三維場景效果會始終保持同步的運動關系，即實物和虛擬物體之間在攝像機推、拉、搖、移等運動過程中相對位置和景深關系不會發生扭曲，最大程度地實現了虛擬真實化。

2 虛擬演播室系統在高校教學中的優勢

2.1 節約資金

虛擬演播室節約了傳統演播廳制作電視教學節目所需制作真實場景布局而帶來的諸如材料費、裝修費、設計費、施工費、場地費以及人工費等大量的經費開支項目。虛擬演播室只需要藍屏背景，適合的燈光效果，再加上計算機虛擬仿真現實技術，便可以制作出與教學內容相匹配的各種切合題材的精美場景。由于場景的構建都是依托計算機虛擬仿真技術實現，因此，虛擬布景設施的維修保養費用可以大幅減少甚至全部省去，且多套場景間經過虛擬仿真軟件稍加修改編輯后便可以交叉重復，應用于各類題材類似的節目中，大大提高了虛擬演播室應用效率和性價比。

2.2 節省時間空間

虛擬演播室可以在面積不是很大的藍色背景上展示出大氣磅礴、精美壯觀的演播空間。利用該技術的“無限藍箱”功能，可以使攝像機自由地放大演播室空間，并且能完全脫離藍色背景的區域范圍，只要虛擬場景制作的足夠精細和全面，就能夠在超出實際演播室空間的領域內實現上、下、左、右360° 全方位立體展示，實現任意景別的透視關系合成，大大節省了有限的演播室空間。此外，由于各種虛擬課程場景都是以文件形式存儲在計算機中，因此，利用同一演播室進行課程錄制是非常省時方便的，當一門課程錄制完成后，僅需調出下一門課程的虛擬場景文件，再經過一定的參數設置后，僅僅幾分鐘就可以進行另一門課程的錄制，省去了傳統演播室物資調動、重新布景的時間，提高虛擬演播室利用效率。

2.3 節目創意豐富

在傳統演播室中，各種設施都是以實體形式呈現的，創作人員由于受到演播室場地、燈光、資金等各方面的原因，在設計思路上往往從開始就受到限制，無法實現獨特新穎的創意。在虛擬演播室里，由于所搭建的場景都是以三維虛擬仿真形式展現的，可以說幾乎是不受其他條件限制，這就給電視創作人員帶來了無限的創意空間，只要有思路、有想法、有技術，只要創意符合教學主題的立意，場景的空間、規劃、布局、裝飾、道具、材質、光線的搭配以及音視頻表現、動畫展示等都可以隨意設置、任意組合，可以將不同地域的講解人置身于同一畫面內，也可以將本就虛構或人眼無法看到的物體展現出來，還可以從精密儀器內、細胞內核里等獨特的視角去觀察分析事物。可以說，虛擬演播室給創作人員帶來了思維上的天馬行空，能將個體的想象力、創造力、藝術展現力等發揮到極致，展現出豐富多樣的虛擬演播室。

3 虛擬演播室系統在高校教學中的應用

3.1 精品課程

利用虛擬演播室制作精品課程具有形象直觀、表現生動、全方位立體展示等而深受廣大師生青睞，特別是在機械工程專業、生物化工醫學專業以及藝術專業等表現得更為突出。在機械工程專業的課程中，精密儀器設備的內部構造講解是難點也是重點，由于設備精密不宜拆解，內部構造更是難以表現，利用虛擬演播室，通過構建三維虛擬模型，教師可以把自身置于儀器設備的內部構造中進行講解，通過這種獨特的視覺表現力，使學生對設備的工作原理、運轉流程、表現方式等教學難點一目了然。在生物醫學專業教學中，利用三維虛擬現實技術，教師可以把微小的細胞等人眼難以看見的物體，放大幾萬倍甚至更大，直觀地展現在學習者面前。在化學專業教學中，可以將具有毒、危險、放射性的場景進行模擬展現，使學習者能感受到一種真實現場的感受，極大地方便了實訓教學的開展。在藝術專業教學中，特別是播音主持、影視傳媒等方面，學習者可以根據表演環節的特點以及個人的特色，自主進行虛擬環境的構建，實現自主化教學。另外在試驗教學課程中，利用虛擬技術進行試驗操作步驟的模擬，動作逼真、細節翔實、表現力強，特別對于試驗誤操作后險情處置、危局現場的展現方面更具有形象力和說服力。

3.2 遠程教學

虛擬演播室技術在遠程教學中也有其獨特的優勢。首先，利用虛擬演播室能增強遠程課堂效果的現場感。利用虛擬場景功能，虛擬演播室根據教學需要，能為遠程課堂增加多個“課堂”景別，能實現不同課堂景別的多角度切換，教師根據畫面的不同采用靈活多樣的授課方式，這樣有助于激發學生的興趣，提高學生學習的集中力，增加教學的現場感。[3]其次，利用虛擬演播室能實現異地交互的真實感。虛擬演播室技術的虛擬出席系統可以將遠方傳來的實況視頻無縫地接入本地演播室，也就是說可以將遠在異地演播室中的專家、教師或學生的實況視音頻與本地虛擬演播室中的人物結合在一個虛擬場景中。兩組人可以在虛擬場景中實時地面對面地相互交談、互動、講解、演示，[4]這樣的應用特別是在一些實驗操作課中，優勢更為明顯，在普通模式的遠程試驗操作教學中，由于設備、場地、經費等條件受限，有些實驗無法操作實現，利用虛擬演播室技術，能擺脫空間的限制，[5]學習者在本地就能感受到言傳身教式專家指導和自我主導式操作體驗，這樣將遠程學習轉化為本地學習，而學習者感覺不到他們是遠隔千里，增強了遠程教學的現場參與程度，拉近和學習者之間的心理距離，提高了學習興趣，并且能夠根據需要實時地感觸經驗的交流和知識的學習。此外，利用虛擬演播室還有利于提高學習者的學習效率。在普通演播室錄制的網絡遠程課程，教師場景比較單一，久而久之，學習者會產生視覺疲勞，不利于課程內容的接受。在虛擬演播室中，強大的場景構建功能將視頻播放、三維動畫、虛擬大屏幕特技、場景漫游、圖片轉換等多場景結合仿真演示，大大提高了遠程課堂教學內容情境設置的真實感，有利于學習者更快地進入教學情境氛圍，提高課堂教學效率。

3.3 校園各類專題類節目

在校園專題類節目的制作中，虛擬演播室也得到了較廣泛的應用。首先在校園新聞的錄制中運用。校園電視臺由于受體制職能的限制，演播人員少，機位少，而節目制作量大、制作周期短，有限的技術人員沒有太多的精力關注演播室場景的布局，再加上經費限制，學校演播室不可能像電視臺演播廳那樣裝修精致、華麗，基本上是一個場景、多個節目、長時間同時使用，而利用虛擬演播室技術構建虛擬場景的方式，可以實現了校園新聞場景能根據所播報內容的不同而進行更換，避免了單一畫面的枯燥，給人以耳目一新的感覺。其次，在人物訪談類節目中的運用。學院每年都會從院外請一些知名的專家教授進行講學，他們講課的影像資料，是高校進行教育的寶貴資源，對于院校未來的長遠發展很有好處。利用虛擬演播室，可以抓住專家們來院的珍貴機會，適時地組織人物訪談式的專題節目，通過虛擬演播系統，提前編輯剪輯出視頻播放片段或圖片切換畫面，在采訪專家的過程中適時地播放，這樣不僅能很好地配合專題訪談的內容，還能很好地調節人物訪談類節目現場的親近感，營造和諧氛圍。此外，在專題知識講座拍攝中，利用普通的投影授課往往會造成投影屏幕亮度與主講人亮度不一致，造成的屏幕曝光過度或人物影像過暗，在虛擬演播室中講座則完全不受這方面的干擾，主講人與背景屏幕都會得到最適合的影像展現。另外，在校園文藝片制作、人物類電視講話等領域，虛擬演播室也有很有發展的應用空間。

總之，虛擬演播室系統在高校教學的諸多領域都得到了一定的應用，同時也對高校從事電視教學人員的制作能力、藝術設計能力提出了更高地要求。隨著虛擬演播室技術的進一步發展和完善，相信在高校教學中會有更加卓越的表現。

主要參考文獻

[1] 董武紹，李端強. 對高校虛擬演播室建設的探討[J]. 電化教育研究，2007（2）：62-64.

[2] 李誠，孟亞玲，魏繼宗. 虛擬演播室系統在校園電視臺的應用[J]. 延安大學學報：自然科學版，2008（3）：58-61.

[3] 唐忠，陽革鋒. 虛擬演播室技術在高校教學中的應用[J]. 中國電化教育，2009（7）：116-118.

[4] 王士勇，羅虹. 虛擬演播室在教學中的應用研究[J]. 西北醫學教育，2009（2）：370，388.

[5] 姜艷玲. 虛擬演播室教學模式新探索[J]. 電聲技術，2011（3）：79-83.