淺析AR技術在電視氣象節目中的應用

張旭　梁磊

摘要：隨著新媒體時代的到來，新的數字技術不斷迭代發展，電視節目的表現形式也在跟著時代的洪流做出創新和轉變。氣象信息作為人們生活中必不可少的內容，其展現形式也需跟著時代的進步而進步。在這個信息可視化、大數據的時代環境下，人們可以從各種渠道獲得天氣信息，所以在電視氣象節目的制作中加入AR技術是一個必然的趨勢，通過AR技術的可視化表達，能夠給觀眾帶來獲取天氣信息的全新體驗。

關鍵詞：新媒體時代;氣象節目;AR技術;可視化表達

一、AR技術概述

（一）AR技術的概念

AR就是增強現實（Augmented Reality），也可叫作混合現實。這種技術是基于虛擬現實發展而來，可通過計算機生成的信息來增強人們對現實生活的感知。AR技術主要是通過攝像機來捕捉影像，并對影像中的內容自主進行計算，從而生成虛擬的三維模型、圖像亦或是影像與攝像機內的內容疊加。[1]通過這樣的技術實現，用戶即可看到一副現實生活與虛擬內容相結合的影像畫面。

除此之外，用戶還可以有效突破傳統時空限制，在如今客觀世界中得到過往現實生活中無法體驗到的沉浸式感受。例如，在生活中我們家庭裝修的時候，時常為如何擺放家具、選用什么顏色的墻紙而苦惱，單憑自己的想象或者設計效果圖很難達到自己預期效果，這時倘若運用AR技術加以應用那便就是一個不錯的選擇。我們可以利用自己的移動設備，通過攝像頭拍攝屋內的場景，這時手機畫面就會出現虛擬的家具擺放位置，且無論自己如何移動，都不會改變家具擺放與之對應角度的位置關系，通過此技術，便可以從各個角度看到整體擺放的效果，從而滿足自己的要求。

如今時代語境下，AR技術早已遍及在社會生活的各個角落。如游戲賽事、影視娛樂、電視報道、生活家居、工業維修、軍事醫療等場景。這項技術的快速發展讓每個用戶都感受到了科技給大眾帶來的全新體驗。可見，AR技術的進步與發展必定是這個新媒體時代的洪流。

（二）AR技術的功能特點

1.虛擬世界和現實世界的結合

基于AR技術的應用，用戶可通過顯示設備，將虛擬的三維模型疊加映射在現實物體之上，借助感官或手指來改變三維模型的位置、形狀、顏色等，從而滿足用戶當前生產生活需要，從而獲得更多的附加信息。人們通過AR技術將虛擬世界與現實世界相連接，起主要目的就是便捷生產生活的需要，而最重要的就是用戶對快速獲取信息的追求。比如，當人們察覺到相對于圖表、文字等這些簡單的信息查看方式，不如直接將虛擬信息和現實世界融合，從而獲得一種更加快捷、便利的信息收集方式。

2.實時交互特性

如今虛擬世界和現實世界的交互，通過AR技術并不同于過往簡單定位在某一精確位置，而是擴展到整個環境中。用戶通過屏幕可把自身融到周圍的現實空間中去，進而計算機信息系統不再是獨立進行的信息傳遞，而是根據用戶的活動來進行附加信息的反饋[2]。這種實時交互的方式讓人們可以從現實世界中獲取更多的、更加深入的附加增強信息，而不再是簡單的通過屏幕查看信息。

二、電視氣象節目的發展

（一）圖文配音

自70年代末開始，電視慢慢走進人們的生活中，天氣信息也成了人們生活中必不可少的重要信息。自1980年7月7日由中央氣象臺和中央電視臺聯合制作出的天氣預報節目和人們見面，其主要節目形式便是“圖文+配音”的融合，中央電視臺將中國氣象局提供的準確專業天氣資料信息加以配音，最后再呈現在電視熒幕上。這一節目的出現，改變了人們只能從廣播、報紙上獲取天氣信息的方式，讓人們獲取天氣信息的方式更為直觀便捷。

（二）主持解說

1993年3月1日，中央電視臺推出了主持人進行解說的天氣預報的模式，這是第一次氣象類的節目主持人走向熒幕。其主要為虛擬合成的形式。由于當時技術設備的缺乏，氣象節目主持人需要站在綠幕之前播報氣象信息，節目錄制之后再將一些氣象衛星云圖，氣象圖表合成在綠幕之上，而最后再將合成好的電視氣象節目呈現給觀眾。

節目播出之后，誕生了一批深入人心的“氣象先生”和“氣象小姐”，但形式還是過于單一，還是以簡單天氣信息播報為主，預報時效短，但對于電視氣象節目來說，這是一個質的飛躍。

（三）專業頻道

自21世紀以來，社會經濟快速發展，人民生活水平不斷提高，人們對于天氣信息的獲取需求不再是“知道是否下雨”那么簡單，而是需要了解更多附加氣象信息。于是氣象預報節目逐漸從一個小欄目轉變為一個專業的氣象頻道，頻道內不僅提供實時的氣象信息，同時融入了一些人們生活需要的服務內容，如出行、娛樂、旅游、生活起居等各方面的氣象適宜指數。并且，氣象專業頻道全天候為人們播報氣象災害的預警信息，時刻科普防震減災的知識，以及對于遇險后如何應急救援進行專業指導。這樣的模式使得專業頻道內容更加全面，提供的氣象信息更加多元，因此給人們日常生活帶來了極大的便利，這也標志著電視氣象節目進入了一個嶄新的階段。

三、天氣頻道TWC的“AR特效技術”

（一）AR技術的可視化表達

在眾多的電影類型中，科幻災難題材類的電影一直深受觀眾喜愛。其強大的視覺沖擊及3D沉浸式效果猶如身臨其境的直觀感受，可讓觀眾直呼過癮。而如今，人們利用AR技術將這種強大的視覺效果運用在了天氣預報上，利用AR技術的可視化表達直接將氣象變化帶來的影響呈現在觀眾的眼前，讓觀眾更加直觀地看到氣象災害給人們社會生活帶來的直接影響。

首先推出這種形式來播報天氣預報的正是天氣頻道的一檔名為TWC（The Weather Channel）的節目。例如在颶風來臨前，TWC首先和往常一樣發布一則天氣預告，依舊是主持人站在屏幕中央進行氣象播報颶風來臨的路徑，但隨之會突然呈現出主持人站在街區上的畫面，颶風來襲，整個街區都籠罩在颶風當中，樹木劇烈的搖晃。由于颶風的影響，整個街道開始下起暴雨，暴雨引發的洪水開始把主持人包圍住，水位越來越高，逐漸將汽車、房屋淹沒，而此刻的主持人正在逐一給觀眾講解颶風帶來的災害及防護措施。這種新穎的天氣預報方式在社交平臺Twitter上一經發布就迅速走紅，點擊量高達1700萬次，成為天氣預報界的“網紅”。

在這小試牛刀之后，天氣頻道TWC利用AR特效技術報道了更多的氣象信息。當遇到嚴重的冬季冰暴，主持人穿著羽絨服站在通過AR技術渲染的街道上。主持人在講解冰柱形成的科學原理的同時，屋檐的冰柱、樹枝掉落在地上，主持人迅速地躲避。而后突然一輛公交車因路面太滑而失控撞向主持人，主持人的表演加上AR技術渲染的畫面配合的完美無瑕，讓觀眾更加清楚的了解倘若遇到相應的氣象災害應該如何去應對，如何進行自我保護，從而使其體會到了一種身臨其境的感受，視覺效果十分震撼。

通過結合AR特效技術制作出的電視氣象節目和普通天氣節目最大的區別就是可以將氣象信息以及防范措施進行可視化表達，普通的天氣節目依然是對氣象信息內容進行講解，人們獲得的只是最淺層的圖表和文字信息。AR特效技術這種形式將虛擬的空間與演播廳進行結合，從而制作出逼真的場景，其大大提升了氣象信息的可視化表達，增強了各種科普信息、防護措施、以及圖片影像信息的可視化程度。借助AR技術，電視氣象節目得到了一種全新的展現方式，讓天氣報道變得更加通俗易懂，用最直觀的可視化表達來展現天氣信息，讓天氣預報變得像游戲電影一樣緊張刺激，而不是用一堆枯燥的數據圖表來傳遞，所以AR技術的可視化表達可讓氣象信息的傳輸更加生動形象。

（二）AR天氣報道中的科幻效果制作

早期天氣預報是采用主持人在綠幕前講解的方式，而后通過后期加以合成畫面內容，最終才得以呈現在觀眾面前。而AR特效技術雖然同樣也要用到綠幕來進行合成，但相比普通的天氣預報，AR是通過實時渲染畫面的方式來直接呈現給觀眾，而不是后期合成[3]。

例如在復仇者聯盟中，女巫各種華麗的招式技能十分炫酷，當我們看到幕后花絮的時候，我們就可以發現女巫如同“抽風”一樣，實際這就是根據演員動作通過AR技術后期合成的特效。而對于天氣預報這種直播的節目這種方式是完全不可取的。由此可見，TWC制作這類氣象節目的難度其實并不比簡單，主要由于天氣預報的實效性，還要做到直播時的AR實時渲染，留給技術團隊的時間周期非常短，要做到完美呈現還是有一定難度的。

2017年，一檔名為《迷失時空》的綜藝節目就是利用AR實時渲染這一技術。節目組將整個演播廳用綠幕包裹，通過AR特效讓參賽選手仿佛穿梭在不同時空中，并且觀眾也可以通過多端口進行互動。這種方式的難點就在于主持人的表演與AR特效的配合，實際上主持人對著綠幕憑空表演還要配合看不見的AR特效，這就考驗整個技術團隊的協作能力和隨機應變的能力。而天氣頻道TWC也正用的是類似方法來加以制作。技術上首先是TWC的設計師和工程師來繪制整個演播室特效場景，而后交給AR特效團隊來搭建AR效果[4]。主持人按照腳本在搭建綠幕的演播廳里進行表演，觀眾在電視熒幕看到的畫面都是通過Unreal引擎實時渲染得出的最終畫面，由于直播是實時渲染，這里就會用到一個叫做Mo-Sys的攝像機來跟蹤主持人的運動軌跡和AR場景，使兩者的表演配合一致，最后呈現出虛擬場景疊加現實場景的震撼效果。

TWC通過這種制作氣象節目的方式，直接將氣象災害帶來的危險擺在觀眾眼前，相較于直接把五顏六色的圖表信息傳遞給觀眾更加高效。這種方式不僅讓觀眾獲得了沉浸式的體驗，而且還吸引了更多觀眾的眼球，從而提高了節目的收視率。

TWC制作的電視氣象節目走紅的同時，吸引了一大批投資人，他們看到了AR技術強大的能力，相信在不久的將來，AR技術會適用于越來越多的領域，例如：游戲、軍事、醫療、體育等等各種領域，讓更多的人感受到科技的力量給他們帶來的生活的便捷和改變。

（三）AR電視氣象節目的優勢

1.便捷性

在日常生活中，當遇到重大的氣象災害的時候，由于災害現場有一定的危險性，電視臺很難去到現場來為觀眾進行現場報道。但通過AR特效技術與氣象節目的結合，就可以直接將災害現場“搬”到演播廳中來，把由于氣象問題引起的災害通過AR特效技術進行還原并拓展，再配上主持人生動的表演，這樣就可以呈現出與現場直播相同的效果。觀眾依舊可以直接從中獲得相應的氣象科普信息。這樣的方式不但打破了傳統時空限制，而且極大地節約了人力成本與財力成本，從而讓氣象信息的播報更加便捷[5]。

2.直觀性

AR技術最主要的特點就是增強現實，也就是將現實世界與虛擬世界無縫銜接，通過AR技術將虛擬的信息疊加在現實世界中，使用戶的感官體驗更加真實，從而更加直觀的獲得更多的附加信息。電視氣象節目中，利用一些衛星云圖類的圖表、文字信息，這對于一些人來說還是很難去看懂，且獲得的信息也比較局限。但電視氣象節目中加入AR特效技術就可以解決這個問題，AR技術可以將天氣現象從不同角度，不同形式，更加直觀地表現出來。于是人們可以通過這種方式在熒幕上更為直觀地看到氣象現象形成的原因、危害及相應預防措施。

3.趣味性

對于國內電視氣象節目的發展而言，當下的氣象節目形式略顯枯燥，已經不能吸引人們的眼球。而且隨著移動設備的迅速發展，人們可以隨時隨地從移動端了解氣象信息，因此需要增加電視氣象節目的趣味性。

天氣頻道TWC利用AR技術將氣象信息的報道制作成科幻大片一樣的感覺，將無聊枯燥的數據信息可視化，更加生動地展現在觀眾的眼前，再加上主持人的完美表演，既增加了氣象節目的趣味性，也大大提升了觀眾的視聽體驗，不僅可以成功地對大眾起到了很好的科普作用，而且可以大大增加節目的收視率，從而進一步獲得更大的經濟效益。

四、結束語

天氣頻道TWC讓我們看到了AR技術在電視氣象節目中強大的視聽感染力，它賦予了氣象節目更多的可能，讓氣象節目真正的“活”了起來。這種虛擬世界和現實世界結合的方式，對于電視氣象節目來說是一個全新的呈現方式，賦予了創作者更多的創作空間，同時也給人們帶來了不一樣的用戶體驗。AR技術讓我們看到了科技所賦予的強大力量，同時也讓我們清楚地明白要敢于思考，敢于創新，要將硬件設備的潛力以及全新的科技優勢發揮到極致，從而不斷更新節目的表現方式。只有不斷地更新理念，這樣才能更好地推進氣象科普的工作，才能更好地服務大眾，服務社會。

與此同時，AR技術讓我們看到了未來，相信在不久的將來，AR技術會在社會生活中的各個領域廣泛運用，邁向一個更好的科技時代。

作者單位：張旭? ? 梁磊? ? 南京信息工程大學藝術學院

參? 考? 文? 獻

[1]趙沁平.虛擬現實綜述[J].中國科學，2009（01）：2-4.

[2]孫略.VR、AR與電影[J].北京電影學院學報，2016（03）：13-21.

[3]郝石盟，邢毅超.基于虛擬現實技術的室內單色光環境構建方法[J].北京建筑大學學報，2022（01）：27-35.

[4]吳磊.基于虛擬現實技術的動畫交互性設計完整性自動化分析方法[J].自動化與儀器儀表，2022（01）：158-161+167.

[5]潘維涵.虛擬技術在電視節目制作中的應用[J].中國傳媒科技，2019（02）：120-121+127.