人工智能技術在科普視頻創作中的應用研究

劉 波

（作者單位：國家林業和草原局林草調查規劃院）

有效的科學普及和科技傳播可以實現提高公民科學素養的重要目標，并促進創新型現代化國家的建立。我國通過加大各類媒體的科技傳播力度、打造科技傳媒媒體品牌和發揮互聯網等新型媒體的科技傳播功能，實現提升科技傳播能力的目的。現階段，視頻已經成為用戶獲取信息的重要渠道，截至2021年6月，我國網民總體規模超過10億[1]。視頻具有單一圖文傳播不具備的獨特的優勢，通過視頻方式進行科學的普及和傳播，能大幅提高科學普及的效率和效果，促進科學普及和傳播的發展。通過應用人工智能技術，能夠多方式多角度呈現科學內容，且智能編輯有效提高了創作效率，為科普視頻的創作提供了更多的途徑和方法，給科普視頻創作帶來了新的發展機遇，對視頻編輯提供了更多便利，能有效降低視頻編輯的難度，減少視頻編輯的工作量，縮短視頻編輯的時間，提高視頻制作效率，提升視頻制作的質量。

1 科普視頻的特點

科普視頻是指用視頻的形式進行科學精神、科學思想、科學方法和科學知識的傳播[2]。科普視頻形象、直觀、生動地呈現自然科學現象和事件，將一些人們難于理解和無法憑眼睛看到的現象，用集聲音、圖像、文字等多種形式為一體的表達方式呈現在人們眼前，幫助人們理解大自然的奧秘，并向人們普及科學技術知識。科普視頻主要包括以科學為主要內容的專題片、演講視頻、訪談視頻、微視頻、微電影和動畫等。作為科學傳播的有效形式，無論是科普電影、科普電視節目，還是近年來出現的科普短視頻，都以易于理解且生動形象的呈現方式而深受人們喜愛。但是，科普視頻講述的科學內容含有非常多的專業術語，通常比較深奧，不易于理解，因此在視頻制作中要選擇幽默、通俗易懂的表達方式，通過設置懸念和沖突等故事性的敘事方式，增強視頻節目的趣味性，從而達到吸引觀眾的目的。科普視頻講述的對象以科學事件為主，與其他類型的視頻相比，具有科學性、專業性、趣味性等特點。科普視頻的主要目的是向大眾傳播科學信息和傳遞科學知識，與其他視頻節目相比，具有更高的科學性和更強的知識性。科普視頻涉及醫學、航天、天文等高科技領域，涵蓋眾多領域的專業知識，要求視頻創作人員具備很強的專業領域知識理解能力和綜合素養。

2 人工智能技術與視頻編輯制作

人工智能技術與視頻編輯制作的結合可分為人工智能技術在視頻作品中的呈現、人工智能技術在視頻特效制作中的應用和人工智能技術與視頻制作的融合發展三個階段。

第一階段是人工智能技術在視頻作品中的呈現。在20世紀20年代末，人工智能就作為呈現對象出現在科幻電影中。此后人們開始不斷創作人工智能與電影結合的影視作品，2001年出現了以人工智能命題的電影[3]。

第二階段是人工智能在視頻特效制作中的應用。科幻電影較早使用人工智能技術進行視頻特效制，1968年上映的影片《2001太空漫游》是典型代表。人工智能技術與電腦生成圖像技術的有機結合，為影視特效制作的發展打下了堅實的基礎，從而使得人工智能在視頻特效制作中的應用真正進入發展期。在這個階段，通過數字技術合成影像的一大批影片相繼出現。

第三階段是人工智能技術與視頻制作的深度融合。進入21世紀后，影視創作人員逐步在創作的各個階段引入人工智能技術進行探索，實現了智能創作、智能編劇和智能制作，甚至實現了一些經典視頻作品的智能修復[4]。

3 人工智能技術在視頻編輯制作中的應用研究

隨著人工智能技術與視頻制作的融合發展，將人工智能技術應用在視頻編輯制作中，能有效地簡化視頻編輯制作流程，縮短視頻編輯的時間，減少視頻編輯的工作量，提高視頻制作效率，提升視頻制作的質量。可以說，人工智能技術能應用在視頻選題策劃、視頻拍攝、視頻剪輯和視頻后期合成等視頻編輯制作的各個階段。

3.1 人工智能技術在選題策劃中的應用

選題策劃是視頻創作的第一步，選題策劃需要查閱大量資料，工作量大。利用人工智能可以實現資料自動搜集與分類整理，還可以通過設定關鍵詞等進行簡單的解說詞撰寫。此外，還能利用人工智能技術對解說詞進行文字識別和分析，將解說詞分解成拍攝所需的腳本。

3.2 人工智能技術在視頻拍攝中的應用

在視頻拍攝過程中，將人工智能技術應用于虛擬演播室拍攝，通過智能摳像將主持人和背景融合在一起，就不需要另外進行實景搭建，既節約了成本，又提高了效率。近年來，一些設備研制者憑借深度視覺追蹤等人工智能算法和技術，對拍攝主體進行姿態估計和行為分析，推出了具有智能追蹤、智能構圖和智能手勢感應等功能的攝像機。

3.3 人工智能技術在視頻剪輯中的應用

在視頻剪輯制作過程中，人工智能技術可以實現對視頻素材數據庫的智能管理，通過算法實現自動匹配和智能視頻檢索等，一些輔助功能也可以自動實現，如主播智能播報、智能采編、智能撰稿、智能配音、智能添加字幕和智能剪輯等。具體來說，在視頻剪輯過程中，人工智能技術的應用可以使視頻素材按照視頻腳本自動剪輯成完整視頻，并能按照構圖要求對畫面進行自適應裁剪，自動調整彩飽和度，自動設置字體樣式添加字幕。自動剪輯可以減少視頻創作人員大量的重復性勞動，不僅能夠節約時間、提高效率，更重要的是能使視頻創作人員將更多的精力放在視頻的表達方式等創造性工作上。

3.4 人工智能技術在后期制作中的應用

在視頻拍攝的過程中，經常會出現一些意想不到的小瑕疵，如在一些場景中出現的多余字符或者物品等，在不重新拍攝的情況下，基于傳統的視頻處理方法，只能靠人工一幀一幀手動處理，工作量巨大。人工智能技術的智能化處理能夠有效減少人們的工作量，大幅提升修復速度。此外，利用人工智能技術還能實現對一些珍貴歷史影像視頻資料的修復，如修復后的《開國大典》分辨率達到4K，帶給受眾一種完全不同的視覺體驗。

4 人工智能技術應用在科普視頻創作中的制約因素與解決對策

與其他視頻節目相比，科普視頻需要呈現的科學過程不易拍攝，科學事件不易表達。人工智能技術的應用為科普視頻創作帶來了新的機遇，為科普視頻提供了更好的表達和呈現方式，如可以利用虛擬現實和動畫制作展現無法拍攝的科學現象。但人工智能技術與視頻制作的融合還處在發展階段，科普視頻創作隊伍人才也相對短缺，這些問題制約了人工智能技術在科普視頻創作中的應用。

4.1 人工智能應用在科普視頻創作中的制約因素

4.1.1 通用視頻編輯軟件智能功能的局限性

目前的視頻編輯軟件對于人工智能技術的應用還不成熟，僅能提供一些簡單的智能編輯功能，還不具備全過程多角度系統性的智能編輯功能。如Adobe公司的Premiere Pro視頻編輯軟件，之前需要大量的手動設定才能實現的功能被自動裁剪功能取代。該軟件可以根據使用者的需要，自動完成畫面比例和視頻內容的調整，以適應不同播放平臺的要求。Premiere Pro提供的場景編輯檢測功能也是人工智能技術的全新應用，該功能可以把合成好的視頻素材準確地還原成獨立的鏡頭，自動完成視頻或者音頻的同步拆分，為使用視頻素材做好準備。值得注意的是，這些單一的智能視頻處理功能雖然在某一方面提高了視頻編輯的效率和質量，但離自動完成視頻編輯還存在較大的差距。

4.1.2 智能自動視頻編輯功能平臺的短缺

為實現自動視頻編輯，國內外專家學者和專業的視頻制作機構進行了相關的研究和嘗試，但真正能夠達到應用級的自動視頻編輯平臺為數不多。目前很多人工智能自動編輯系統均是針對特定功能而開發的，缺乏普適性。如斯坦福大學和Adobe的研究人員共同開發出了一種全新的人工智能程序，該程序可以根據人們設定的編輯環境和風格等要求，按照自己的意愿選擇剪輯風格，完成視頻的自動剪輯。但是這套系統還存在很多不足之處，如不能防止出現連續性的剪輯錯誤等。新華社和中央廣播電視總臺也在智能視頻編輯領域取得了重大突破，新華社推出的AI視頻編輯工具，就是運用人工智能技術實現多種智能視頻編輯輔助功能。這個視頻編輯工具通過運用自然語言處理、語音和視頻內容識別合成、智能翻譯和虛擬主播等人工智能技術，能實現根據解說詞字幕自動配音、視頻字幕的自動提取、多語種翻譯字幕的加載和智能編目與檢索等[5]。同時，中央廣播電視總臺將人工智能及融合媒體技術引入綜合節目制播中，自主研發了綜合演播室節目信息互動管理系統和綜合節目云生產平臺[6]。該云生成平臺通過在非線性編輯軟件中引入處理引擎，達到對不同主題的視頻進行壓縮編輯的效果，并制作節目片段集錦，大幅減少了送播時間；在內容生產階段，通過引入人工智能技術合成語音，實現了大量新媒體制作時的自動配音，還實現了AI仿真主持人的智能播報，央視頻推出的AI手語數智人主播就是成功的應用實踐。

4.1.3 高層次科普視頻創作人員的缺乏

我國從事科普事業的專業人才較為短缺，從業者多為新聞媒體記者、科技館和博物館工作人員、科技期刊編輯、科普講解員、科普影視制作者和政府部門科技工作者，從事科普視頻創作的人員占的比例更少。近年來，隨著短視頻的發展，抖音、嗶哩嗶哩等視頻平臺涌現出越來越多的科普視頻制作者，他們從不同的領域、不同的角度發揮自己的專長通過視頻傳遞科學知識。但由于科普視頻制作的特殊性，創作者要同時具備電視創作表達能力和科學專業領域知識。科普視頻創作人員大多數為非專業技術人員，制作視頻時通常采用的是現有的非線性編輯軟件，將人工智能等新技術應用到科普視頻創作中，對于制作高質量的科普視頻提出了更高的挑戰。

4.2 人工智能在科普視頻創作中應用的策略

人工智能技術為科普視頻創作提供了新的發展機遇，但是歸根結底，科普視頻的創作是以人為主題的創造性勞動，技術只是輔助工具，只有技術和創造性勞動有機結合，才能推動科普視頻的高質量發展。首先，建立科普視頻數據庫。我國科普視頻創作領域積累了大量的作品，通過建立數據庫，不僅可以提高視頻檢索的效率，也可以使用大數據和人工智能等分析方法，對作品的領域、內容、創作手法和收視情況等進行分析，從而提高歷史資源的利用率，為未來科普視頻的創作和選題提供依據。其次，探索人工智能在科普視頻創作中的應用模式。分析判斷適合由人工智能完成的科普視頻創作工作，是使人工智能技術應用于科普視頻創作的關鍵。科普視頻創作包括選題策劃、文案撰寫、素材拍攝、視頻剪輯、配樂、配音、特效制作等多個環節，每一個環節的制作對人工智能技術的需求和難易程度不同。鑒于此，應積極探索人工智能在科普視頻創作中的應用模式，如在選題策劃環節可以通過人工智能技術實現信息資料的自動搜集和分析整理，以提高信息分析篩選的效率；在配音環節，可以自動匹配多種風格，協助創作者選取更適宜的風格。明確人工智能技術在科普視頻創作各個環節的需求和實現的可行性是有效應用人工智能技術開展科普視頻創作的前提。再次，開發適合科普視頻的人工智能視頻編輯平臺。可根據科普視頻的創作特點確定由人工智能完成的工作，并將這些功能嵌入視頻編輯平臺，如相似科學場景的自動模擬，科學解說風格的自動配音。此外，還可以通過人工智能的自動學習分析功能，對相似風格的科普視頻進行分析訓練和相應的特征提取，并按風格進行分類標識，實現自動按事先設定的風格進行剪輯。最后，提升科普視頻創作人才隊伍的專業素養。在把科學技術傳播出去及普及科學知識的過程中，人才是關鍵。科學傳播與其他學科相比是相對較晚才形成的一個學科，科普視頻涉及科學傳播和影視制作等多個專業領域，因此必須探索科普視頻領域的人才培養模式，提高科普視頻創作人才隊伍的專業素養。

5 結語

將人工智能技術應用在視頻編輯制作中，為視頻編輯提供了很多便利，能有效地減少視頻編輯的工作量，簡化視頻編輯制作流程，縮短視頻編輯的時間，提高視頻制作效率，提升視頻制作的質量。雖然一些視頻制作機構在利用人工智能技術制作視頻領域做了一些研究，但是人工智能在視頻制作尤其是在科普視頻制作中的應用還處于發展階段，需要科學傳播視頻創作者在利用好現有智能編輯平臺的基礎上，開發適合科學傳播視頻的人工智能視頻編輯平臺，并結合科學傳播視頻創作的特點，分析適合由人工智能技術來完成的工作，從而將這些功能嵌入視頻編輯平臺，如相似科學場景的自動模擬、科學解說風格的自動配音等，使人工智能技術成為協助科普視頻創作的有效工具。