試析虛擬演播室技術在高職院校教學中的運用

來 洋 （杭州職業技術學院 310018）

試析虛擬演播室技術在高職院校教學中的運用

來 洋 （杭州職業技術學院 310018）

目前隨著計算機網絡技術的發展，許多新的教學手段和技術應用到實際教學中去，提高了教學效果。虛擬演播室系統作為一個高性能、多功能的穩定的系統，也逐漸在高校教學領域得到了應用，為實踐教學帶來了新的教學手段。在本文的研究中，從虛擬演播室技術運行的基本原理開始，進一步分析虛擬演播室對于高職院校的教學工作具有很強的現實意義，進而對虛擬演播室技術在高職院校教學工作中的具體推廣和使用情況進行分析。

虛擬演播室技術；高職院校；應用

虛擬演播室的構成要素主要有：攝像機、計算機主機和軟件系統、圖形發生器、音頻切換臺，可以說虛擬演播室是一個完整的系統，虛擬演播室技術在教學應用中能夠突破教學場地、資金等的局限，給教學工作帶了深刻的變革，其實用的功能、簡便的操作使其靈活地應用于實際教學中，發揮其在教學中的優勢，有助于教學工作效率、質量的提升。

一、虛擬演播室技術簡介

虛擬演播室在運行過程中，由多個部分組成，例如計算機軟件和主機以及攝像跟蹤等，在傳統的色鍵摳像技術基礎上，經過技術研發和創新形成了功能更加強大的虛擬演播室技術。通過虛擬演播室系統能夠實現計算機制作的虛擬場景與實際人物活動圖像的完美結合，人物的動作與制作出的虛擬背景進行同步變化，前景與背景協調、真實地結合在一起。其中，前景攝像機所拍攝的視頻通過視頻延時器和攝像機跟蹤控制模塊輸出，前者能確保前景信號與虛擬背景的同步，后者獲取攝像機的運動參數。攝像機運動參數能夠控制所制作出來的虛擬場景變化情況，最后在色鍵器的作用下使其和前景信號合成輸出。

攝像機跟蹤器、虛擬場景生成器以及視頻合成共同構成了虛擬演播室系統，該系統的工作原理如下：虛擬場景經過系統的渲染操作后，再經過CPU對其進行一定的處理，矢量圖形文件經三維建模器生成后，渲染核心的圖形處理流水線會收到這些矢量圖形文件的代表場景三維物體模型的頂點數據，包含頂點坐標、紋理坐標、顏色等。這些頂點數據會經過渲染核心的變換坐標、平移縮放等處理，場景中的光源也會經過渲染核心的點光源、單方向光源處理，此時頂點坐標成為了具有光源效果的頂點數據。之后是資料的剪裁以及三角形設置和光柵化處理，即去除視場外的無用資料，通過定點構建成多個三角形，并在三角形內用像素填充。緊接著處理場景中的多紋理和場景中的光照和陰影，最后即實現了計算機圖形的輸出。

二、虛擬演播室在高職院校教學應用中的優勢

1.教學中的干擾因素少

虛擬教學消除了傳統實踐教學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題，虛擬演播室在室內工作，外界環境對其干擾作用較小，而且其具備的擴音系統能夠確保聲音的及時、有效傳播。虛擬演播室所創設的三圍場景幾乎不受限制，場景、布局、道具、動畫等設定十分自由，突破諸多因素的限制，創設靈活多變、充滿想象力的場景。

2.便于教學設備的準備

虛擬演播室在運行過程中，空間要求非常低，只需要很小的有效空間，即可為觀眾創造出無限大演播空間，通過計算機來調整虛擬演播室的大小，攝像機可拍攝到比實際面積更大的區域，能夠完成各種景別的透視關系并進行合成，從視覺角度，能夠實現視野的拓展。通過虛擬演播室技術可以為學生展示各種實踐細節，提高學生興趣的同時，極大地提高了教學的質量和效率。

3.節約資金，省時省力

虛擬演播室的場景制作過程十分簡單，通過已有的三維動畫軟件來制作出生動逼真的三維場景，節省了布景搭建費用、設備購買和維修費用等，節省了大量的資金投入，而且場景可以重復循環使用，不需要額外人力和物力的投入，而展現出豐富多彩的視頻畫面，為教學設計創意提供了便利。

4.抽象知識具象化，提高學生積極性

通過虛擬演播系統，教師可以根據實際教學需要來設計出滿足教學需要的三圍虛擬空間，充分發揮教師的想象力和創造力，借助VRML虛擬現實造型語言來創建動態的虛擬世界，還可以通過控制腳本來改變空間效果。教學時，通過多變的虛擬場景突破普通教師的時空限制，創建豐富多彩的教學情境，可以將一些抽象的理論知識、公式、定義等用圖形和虛擬場景的形勢展現出來，活躍教學氛圍，吸引學生的注意力，激發學生的想象力，促進學生思考，從而達到理解和掌握所學知識的目的。

三、虛擬演播室技術在高職院校教學中的運用

1.虛擬演播室技術在遠程教學中的應用

在廣大高職院校的遠程教學工作中，能夠通過虛擬出席的方式，將不再相同地點的演播室中的展示內容與本地演播室的場景進行融合，通過虛擬技術將二者融合到相同的場景中，兩人進行的虛擬場景中的面對面對話，增強學生的現場感和參與感，遠程教學不僅節約時間和費用，還加少了旅途勞累，提高制作效率。

2.虛擬演播室技術在實驗演示教學中的應用

目前基于環境虛擬的實驗教學已經在實訓領域得到應用，在實驗教學中，虛擬演播室系統能夠為學生創設真實和仿真的實習環境，豐富實驗內容，拓展實驗項目，學生可根據實際需要選擇合適的實驗背景，場景不受實驗條件的約束，有助于師生間的交流探討，推進廣大高職院校實驗課程教學效果的提高，并促進學生在實驗課中實踐能力的提升。

3.虛擬演播室技術在教材制作中的應用

虛擬演播室技術的應用，可以幫助高職院校在教學工作中提供各種各樣的教材制作方式，拓展學生學習領域，讓學生接觸到更大范圍內的知識，例如利用虛擬大屏幕顯示效果等制作精品課程教學音像教材、利用虛擬技術完成實驗操作等，取得良好的教學效果。

虛擬演播室技術在高職院校教學中的應用有效地提高了教學質量和教學效率，是未來教學的發展方向，在未來高職院校的教學工作中，計算機技術和三維圖像軟件的開發，能夠進一步優化虛擬演播室系統的運行效果，從而獲得虛擬演播技術更高水平的突破，增強該技術在教學中的實際應用，提高高職院校教學質量。

[1]栗曦坤，劉佳勛.基于虛擬演播室的教學模式研究[J].遼寧師范大學學報（自然科學版），2011.

[2]呂貴香，鐘慶.虛擬演播室在鹽城教學電視節目中的應用[J].教育技術導刊，2007（12）.

來洋（1987—），男，浙江杭州人，工作單位：杭州職業技術學院，職務：教師，研究方向：動畫設計。

*本文為2015年杭州職業技術學院校級科研課題《校園虛擬演播室節目制作解決方案與關鍵技術》（ky201528）的研究成果