虛擬現實技術在電視節目中的應用

何 方

（晉中職業技術學院，山西 晉中 030600）

0 引 言

隨著虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術的飛速發展，電視節目正在迎來一場前所未有的變革。本文旨在深入研究虛擬現實技術在電視節目中的應用，探討其如何重塑節目制作、提升觀眾互動性、創造全新的娛樂體驗，著重關注音樂、舞蹈、文化和新聞領域的節目，并分析虛擬現實技術對這些節目的影響，以揭示虛擬現實技術對電視節目的潛在價值，為電視節目行業的創新和進步提供參考。

1 虛擬現實技術概述

1.1 虛擬現實的概念

虛擬現實是一種計算機技術，通過模擬數字環境，讓用戶感覺自己置身于一個完全虛構的現實世界中。這種體驗通常通過頭戴式顯示器和傳感器設備實現。用戶可以與虛擬環境互動，感受到身臨其境的沉浸感。虛擬現實技術創造了一種全新的感知和互動方式，涵蓋了視覺、聽覺和觸覺等感官，擴展了娛樂、教育、醫療及許多其他領域的應用[1]。

1.2 虛擬現實技術類型和硬件設備

虛擬現實技術包括多種類型和硬件設備，以實現沉浸式體驗。虛擬現實的技術類型包括實時三維計算機圖形技術、近眼顯示技術、渲染處理技術以及感知交互技術等。實時三維計算機圖形技術是虛擬現實的基石，涉及創建和渲染虛擬世界的三維圖形，以便在用戶頭戴式顯示器中以高幀率和低延遲呈現。這需要強大的圖形處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）和專業的圖形編程技能，以確保虛擬環境的真實感和流暢性。近眼顯示技術是通過頭戴式顯示器向用戶提供虛擬世界環境的關鍵技術，涵蓋高分辨率屏幕、透鏡系統和追蹤傳感器，以確保用戶眼睛附近的視野區域能夠清晰、舒適地顯示虛擬圖像。這有助于創造出引人入勝的沉浸式體驗。渲染處理技術是實時三維圖形的一部分，涉及確定虛擬場景中的光照、紋理和材質等方面，以使虛擬世界看起來逼真。高級渲染技術如光線追蹤等有助于提高虛擬現實的視覺質量，使影像更具真實感。感知交互技術包括跟蹤、手勢識別、觸覺反饋和聲音等，以使用戶能夠與虛擬環境互動。一些傳感器和控制器可用于追蹤用戶的頭部、手部和身體動作，以實現真實的沉浸感。觸覺反饋設備（如觸覺手套或振動反饋控制器）可以增強用戶的觸覺體驗[2]。

虛擬現實的硬件設備包括虛擬現實專用處理芯片，多形態虛擬現實設備，高性能3D 超高清全景攝像機、三維掃描儀、動作捕捉外設、聲場麥克風等內容影音采集設備，虛擬現實視頻、沉浸式音頻內容壓縮編碼設備等。虛擬現實專用處理芯片通常被稱為虛擬現實處理單元或圖形處理單元，專門設計用于處理虛擬現實應用的圖形和計算需求。這些處理器能夠提供高性能、低延遲的圖形處理功能，確保虛擬現實應用的流暢性和逼真性。一體式、分體式、車載式、云化終端等多形態虛擬現實設備是支持多種虛擬現實體驗的硬件，其多用途性使其適用于各種不同的應用場景。高性能3D 超高清全景攝像機用于捕捉現實世界中的圖像，以便將其投影到虛擬環境中。此類攝像機具有高分辨率和全景捕捉能力，以提供更真實的虛擬環境。三維掃描儀用于創建現實世界物體或場景的三維模型，在虛擬現實環境中使用，以創造與現實世界相匹配的虛擬對象。動作捕捉外設用于跟蹤用戶的身體運動和手勢，如傳感器、攝像機或其他相關設備，用于實時捕捉用戶的動作，以在虛擬環境中進行準確的身體互動。聲場麥克風用于捕捉聲音的方向和位置信息，以在虛擬現實中實現沉浸式音頻體驗。這有助于用戶感受到聲音來自虛擬環境中的特定方向。虛擬現實視頻、沉浸式音頻內容壓縮編碼設備用于處理、編碼和解碼虛擬現實內容，以確保在傳輸和存儲中保持高質量的視頻和音頻[3]。

1.3 虛擬現實產業發展現狀

2022 年，工業和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局等多部門聯合發布了《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026 年）》，總結了我國虛擬現實產業發展現狀，并制定了到2026 年的虛擬現實發展目標。我國虛擬現實產業多技術融合、產學研用高效協同的系統化創新體系基本形成，虛擬現實終端銷量穩步增長，2022 年發布或者曝光的VR 和增強現實（Augmented Reality，AR）產品超過40 余款，生產廠商包括聯想、TCL、華為、OPPO、小米、雷鳥創新、Nreal、小派及夢想綻放等企業。虛擬現實融合應用成效凸顯，在工業生產、文化旅游、融合媒體、教育培訓、體育健康、商貿創意及智慧城市等領域的融合應用持續深化[4]。

2 虛擬現實技術在電視節目中的應用

2.1 虛擬現實技術在音樂類節目中的應用

通過虛擬現實頭戴式設備，觀眾仿佛置身于音樂會或音樂視頻的實際場地中。這種沉浸式的體驗，讓觀眾能夠與藝術家互動，感受音樂的現場表演，甚至在虛擬環境中自己演奏樂器。虛擬現實可用于創建獨特的音樂視頻，通過創意的三維場景和效果，提供令人難忘的視聽體驗。這種技術為音樂節目注入了新的創意和互動元素，為觀眾帶來了前所未有的娛樂享受。

以2022 年中央廣播電視總臺（以下簡稱央視）與騰訊公司聯合推出的首個數實融合虛擬音樂世界節目《奮斗的青春——2022 年五四青年節特別節目》為例，節目充分運用虛擬現實技術、虛擬數字人技術及云端協同3D 技術，開創國內首個數實融合的虛擬音樂世界節目體驗。用戶登錄“TMELAND”以虛擬數字人身份進入虛擬音樂世界，沉浸式地體驗五四歌曲表演。此次音樂節目中，騰訊旗下吉莉、童和光、星瞳三位虛擬人與青年演員聯合演出情境歌舞《New Youth》，帶給觀眾亦真亦幻的音樂視聽體驗。吉莉、星瞳、童和光三位虛擬數字人由騰訊旗下多個工作團隊聯合打造，充分運用了虛擬現實引擎渲染能力、動作捕捉技術、數字角色制作以及動作捕捉動畫生產等技術。

以2022 年YY 直播與百度旗下希壤深度共同打造的首檔元宇宙競演歌會《超能音樂匯》為例，節目充分運用虛擬現實技術、直播互動技術等，打造了一場虛實融合的音樂盛宴。制作團隊運用Unreal虛擬渲染系統，實現虛擬場景的復雜光影渲染效果，如直播過程中的巨大月亮、玩偶模型、直播禮物特效等，都是由Unreal 虛擬渲染系統完成制作。《超能音樂匯》直播現場采用了3 套Cgangs V3D 無限版方案，采用UE4+eStudio 的雙引擎技術，包含編輯軟件與播出軟件，兼容Aston 3D 在線包裝系統以及OnDemand 播放列表；支持傳感器跟蹤虛擬，虛實結合，虛擬植入等豐富的使用方式；放置在搖臂、中景全景以及特寫三個機位上，依托Cgangs V3D 無限版強大的虛擬制作技術，將虛擬場景全方位、細節化地呈現。《超能音樂匯》依托虛擬技術的關鍵技術與硬件設備、云計算、人工智能等技術，構建了荷塘月色、失落沙洲、粉色浪漫及朋克城市四個不同主題的虛實融合元宇宙場景。多位藝人在元宇宙場景中同臺競演，帶給觀眾新奇、炫酷、沉浸式的音樂體驗[5]。

2.2 虛擬現實技術在舞蹈類節目中的應用

虛擬現實技術在舞蹈類節目中的應用，為觀眾帶來前所未有的舞蹈體驗。觀眾穿上虛擬現實頭戴設備，與舞者一同跳舞，感受舞蹈的節奏和動感。這種互動性讓觀眾成為節目的一部分，提高了觀眾的參與感和身臨其境的感覺。虛擬現實用于創造令人驚嘆的虛擬舞臺和背景，為舞蹈表演增添了視覺沖擊力。

以舞蹈節目《這！就是街舞 第四季》為例，節目運用深度沉浸式內容制作技術如3D VR 及6DoF視頻制作技術，完成選手采訪、練習室花絮、精彩Battle、作品表演及決賽直播等超高清內容制作，依托自主研發的拍攝、拼接到播放的完整解決方案，包括VR相機、拼接軟件、播放器和社交研發技術等，支持《這！就是街舞 第四季》的錄播與直播工作。

以《動感地帶·2022 中國街舞聯賽》為例，節目依托4K 花園公司的滿天星全程8K 3D VR 直播系統，帶給觀眾超高清、沉浸式的舞蹈觀看體驗。《動感地帶·2022 中國街舞聯賽》直播活動在賽場內及周圍共布置了6 個8K 3D VR 轉播機位，共啟用了9 套4K 花園公司自主開發的8K 滿天星VR 直播服務器和1 套8K VR 直播編碼器。整場轉播共向咪咕平臺推送了3 種不同的VR 直播信號，包括2D 4K 360°VR 全景、3D 4K 和8K 180°立體VR，依托4K 花園公司自主研發的8K VR 編碼器，向咪咕平臺推送最高規格的8K 分辨率3D VR 直播信號，滿足了8K 高規格實時直播的穩定性和高性能實時編解碼需求，完成多機位現場節目切換輸出，確保觀眾觀看8K 立體VR 影像的沉浸感和舒適感[6]。

2.3 虛擬現實技術在文化類節目中的應用

虛擬現實技術在文化類節目中提供了令人印象深刻的體驗。觀眾沉浸在虛擬的文化景觀中，無須離開舒適的環境，就可以親臨世界各地的文化圣地。這種互動體驗不僅讓觀眾深入了解不同文化，還為他們提供了全方位的學習和娛樂機會。通過虛擬現實技術，文化類節目為觀眾呈現了豐富多彩的文化傳統、歷史場景和傳奇故事，創造了引人入勝的文化冒險。

以河南衛視的中國傳統文化系列節目為例，充分融合了VR、AR、5G、人工智能（Artificial Intelligence，AI）等技術，帶給觀眾沉浸式、創新性的視覺體驗。《唐宮夜宴》充分運用了5G+AR 技術，實現實景舞臺與虛擬場景的完美融合。在博物館場景中，“唐朝少女”們嬉戲打鬧并完成舞蹈表演，讓觀眾通過舞臺表演沉浸式地體驗盛唐的文化風貌。

以中央廣播電視總臺綜合頻道的《中國考古大會》為例，作為一款新型考古空間探秘類文化綜藝節目，依托虛擬現實、增強現實、混合現實（Mixed Reality，MR）、拓展現實（Extended Reality，XR）等技術構建了三重時空交疊媒介儀式，以3 條時間線索虛實交互呈現考古事件的古今故事。主舞臺之外，制作團隊依托擴展現實技術打造了科技感十足的副舞臺，作為探秘空間模擬考古探險場景，通過地面實景與空中虛擬景象為觀眾帶來一場沉浸式、臨場感的考古體驗。

2.4 虛擬現實技術在新聞類節目中的應用

虛擬現實技術在新聞類節目中的應用涵蓋了多個方面，包括虛擬演播室、虛擬數字人及VR 新聞。

虛擬演播室允許新聞主播置身于虛擬環境中，而不是傳統的靜態背景，為觀眾創造更生動和引人入勝的新聞節目，同時提供互動性和實時信息展示的可能性。虛擬演播室使得新聞報道更加靈活，輕松適應不同的報道主題和風格。以廣東廣播電視臺4K 超高清虛擬演播室為例，其虛擬系統由3 套跟蹤器、3 臺引擎、2 臺控制服務器、3 臺硬色鍵器以及1 臺色鍵控制器組成。系統配置的VIZRT4 代渲染引擎支持VR、AR、MR、XR 制作，具有網絡設備接口（Network Device Interface，NDI）輸入輸出、豎屏制作等能力，被廣泛應用于體育新聞、政治新聞、國際新聞、經濟新聞、社會新聞及娛樂新聞等制作中，如國際新聞新的報道欄目《全球零距離》就是運用4K 超高清虛擬演播室制作完成。

虛擬數字人在新聞領域的應用是虛擬主持人或新聞記者，通過虛擬現實技術，在屏幕上以3D 形象的方式呈現，用于實時新聞傳遞，為觀眾提供深入解說和互動，也用于多語種報道，擴大新聞覆蓋范圍。例如，新華社連續推出虛擬新聞主播新小浩、新小萌、新小微。新小浩的原型是邱浩，通過三維重建、動作捕捉、面部捕捉等技術，還原主播邱浩的表情和動作，通過XR 技術實現從演播室播報到三維空間中自由行走。新小浩、新小萌、新小微具備24 h 不間斷新聞播報能力，負責兩會報道、中國新聞、世界軍情等新聞節目的主持工作。

VR 新聞是一種全新的新聞呈現方式。觀眾可以使用虛擬現實頭戴設備沉浸式地體驗新聞事件。這意味著他們可以“站在”新聞現場，觀看360°視頻、感受環境聲音，以更全面的方式理解新聞故事。以央視網VR 浸新聞欄目為例，在VR 任意門欄目，用戶可以通過手機端、電腦端點擊相應的界面“穿越”到世界各地，以8K VR 視角、裸眼3D 沉浸式體驗世界各地的自然景觀與人文景觀。

3 結 語

本文深入探討了虛擬現實技術在電視節目中的多種應用，認識虛擬現實技術如何改變音樂、舞蹈、文化和新聞節目的制作和觀賞體驗。虛擬現實技術不僅提升了觀眾的互動性和沉浸感，還創造了新的創意和娛樂機會。未來虛擬現實技術將繼續為電視行業帶來更多可能性，為觀眾創造更加引人入勝的節目體驗。