融媒体时代高校虚拟演播室的建设与应用

2020-07-31陈利李洁

中国教育信息化·高教职教 2020年5期

陈利　李洁

摘要：在融媒体时代，视频资源在高校智慧校园建设特别是高校教学资源建设中占据重要地位。然而，传统的演播室建设方式已经不能满足现阶段视频资源建设的需求。文章的目的是设计和建设融媒体时代高校虚拟演播室，建立虚拟演播室系统与专业非线性编辑机房的无缝对接。文章总结了高校虚拟演播室建设原则，探讨了虚拟演播室建设的关键技术，并将其应用到高校各大场景中，满足了高校教育信息化和教育教学的需求。该研究可以为高校虚拟演播室建设提供参考，有针对性地改进和提高视频资源制作质量与利用效果。

关键词：融媒体;虚拟演播室;建设与应用

中图分类号：TP393 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2020）09-0089-04

随着网络信息技术的飞速发展和普及，三网融合进程的加快，传统媒体和新媒体由竞争走向融合，促使人类社会进入到融媒体时代;传统媒体向融媒体拓展的一个重要方向就是包括网络视频、数字电视、手机电视等在内的各种视频媒体。而视频资源在高校各类型的教学资源中占据重中之重的地位，而目前高校传统的演播室建设方式已经不能满足现阶段高校对视频资源建设的需求。于此同时，高校的校园信息化建设也已经开始进入更高阶段的智慧校园建设，物联网、虚拟现实、大数据等新兴信息技术大量运用于智慧校园建设之中，因此，媒体资源的生产借助这些新兴信息技术手段开始走向集约化、数字化和智能化[1]。不同于传统的高校演播室，融媒体虚拟演播室在虚实场景融合、信号源的来源、节目的后期制作输出方面都有很大的创新。本文主要讨论高校虚拟演播室系统建设与应用场景，以及在实践过程中发现后期可改进的方向，为新时代高校的虚拟演播室建设提供参考。

一、高校虚拟演播室研究现状

虚拟演播室系统是计算机技术、虚拟现实技术、电视摄像技术、电视抠像技术结合在一起形成的[2]。计算机技术和虚拟现实技术产生二维或三维虚拟场景，电视摄像技术产生真实画面，色键抠像技术将真实画面融入虚拟场景中，使电视画面具有独特的教学艺术效果。

关于高校虚拟演播室怎么建设，学者们从不同角度进行探讨和研究。华南师范大学的黄慕雄探讨了虚拟场景的设计方案，利用三维软件设计开发虚拟场景，并在高校虚拟演播室系统中的调试使用该虚拟场景[3]。广东技术师范大学的董武绍探讨了高校虚拟演播室建设原则、建设选型、建设方式等[4]。宿迁学院的刘佳文对高校演播室的现状进行简单的阐述，剖析了高校演播室建设的社会意义，并针对现状提出了相应的问题和解决对策[5]。河南广播电视台的田冰分析了虚拟演播室的发展背景，探讨了移动虚拟演播室技术在融媒体时代电视制作节目中的实际应用[6]。上述研究对有关虚拟演播室的建设提供了很好的理论依据，但是缺乏针对高校教育教学的虚拟演播室建设行之有效的实践。

二、融媒体虚拟演播室系统建设内容

为满足高校在线课程的视频制作、教育精品课录制、校园演播室建设、校园会议活动及实验课录制等各类视频录制的需求，系统将建设下述内容：建立虚拟演播室系统，满足各类视频资源的录播需求;建立专业非线性编辑机房，实现电视台节目、优质课程、微课程、实训课程等的精细剪辑和效果包装。

特点：系统集成度高，一台主机即可替代传统演播室的导、录、监、播等多个设备，实现包括多机位监看、导播切换、字幕特技叠加、片头片尾叠加、录制、后期制作等功能，充分满足各类节目制作的需要;具备专业的画面质量，达到广播级指标，核心板卡具有广电总局测试报告;支持网络流媒体直播，系统输出视频信号源，经过流媒体服务器后，用户可以通过浏览器、iPad、iPhone、Android等终端实时观看直播节目。

1.融媒体虚拟演播室系统设计

（1）融媒体虚拟演播室设计原则

本系统设计原则是在满足节目录制要求的情况下，充分考虑系统的可用性、安全性、可靠性，同时兼顾系统的先进性、兼容性、扩展性[7]。可用性是指系统的开发要满足电视节目录制的实际需求，与实际工作紧密结合，有效提高工作效率。安全性是指采用各种有效的安全措施确保系统的安全;可靠性是指采用成熟的技术和高质量的设备;先进性是指系統应采用先进的无轨技术、传感技术、计算机图像技术、色键合成技术等;兼容性是指可与用户原有的各种类型的演播室系统实现连接;扩展性是指采用模块化设计方法，便于扩展，以适应未来发展需要。

（2）融媒体虚拟演播室系统构成

融媒体虚拟演播室系统是一套由虚拟演播室服务器、摄像机、摄像机跟踪器、色键器及音视频切换台等构成。图1为融媒体虚拟演播室系统拓扑图，从系统结构看，虚拟演播室主要包括三部分：摄像机运动参数的获取和实时计算、实时色键计算以及三维虚拟场景的实时生成和输出[8]。

（3）融媒体虚拟演播室灯光设计

为满足录制在线课程及节目的需求，融媒体虚拟演播室的灯具选择需要根据具体场地情况，既要保证摄像机实景画面对灯光的的要求，也要考虑灯光的造型作用，合理选配灯具，在满足摄像机对灯光要求的基础上，强调灯光的质量和艺术性。因此，在灯具配比方面要加大柔光灯的比例，酌情减少热光源灯具，为布光设计提供更多的创作空间。图2融媒体虚拟演播室为灯光布位示意图。

2.系统采用的关键技术

（1）摄像机跟踪技术

本系统采用无轨跟踪技术，通过虚拟摄像机与物理摄像机的绑定从而实现推拉摇移和摇臂航拍的效果。同时采用机械传感跟踪方式实现有轨跟踪，使得物理摄像机做快速的小幅度反复平摇、俯仰、变焦等取景变化时，虚拟摄像机镜头下的场景画面实时同步的发生与其相同的变化[9]。

运用虚拟摇臂模式实现人物全身的大范围航拍效果，这种方式对演播室的面积大小无要求，又节省了配置摇臂、导轨的大部分成本;运用机械传感跟踪模式可实现随时随地的人物进行无损质量的跟拍或特写拍摄，主持人可以在演播室随意地走动主持节目，最大限度贴近虚拟演播室节目的实际制作需求。这两种跟踪方式的结合极大提升虚拟演播室节目的创新性和产品性价比。

（2）色键抠像与合成技术

融媒体虚拟演播室系统采用全场景真三维虚拟演播室主机，采用目前一流的软件抠像模块，内置2路高标清色键，可对每路摄像机信号进行单独色键处理，同时可实现发丝、半透明物体等画面的精细抠像处理合成，使人或物体的边缘更加自然;同时，也可选配外置色键器。图3为液体抠像效果图，图4为水雾抠像效果图。

（3）实时渲染技术

本系统的虚拟录播主机系统可直接导入3DMAX制作的三维物体，并作为虚拟前景物件元素播出，多个前景物体可同时播出。增强了节目的表现性，丰富了节目内容。图5为虚拟前景操作及效果图。

（4）融媒体虚拟演播室系统中的几项其他技术

无限蓝箱功能。融媒体虚拟演播室录播主机在无轨虚拟中采用无限蓝箱功能，实现把摄像机拍摄的蓝幕以外的无法抠像的杂景用虚拟场景覆盖，以免产生不真实画面。在机械传感跟踪系统中采用动态无限蓝箱在摄像机做平遥、俯仰时可自动将拍摄区域的杂景覆盖。

高度的系统集成化。融媒体虚拟演播室系统不但集成了多路高标清色键器、多通道视频输入输出接口，还集成了数字切换台、特技切换台、音频处理系统、音频延时器、字幕机、多画面处理器等，极大地提高了系统的稳定性和可操作性，使得安装、操作简单方便[10]。集成数字切换台，可对12路虚拟机位进行快速切换及摄像机镜头的推、拉、摇、移及摇臂效果的动作切换;集成特技切换台，实现PST信号与PGM信号切换特效，新颖独特的呈现切换瞬间的精彩;集成音频处理系统，可对输入音频、本地节目音频、输出音频进行调节;集成音频延时器，可调节输入音频的延时时长，最终实现视、音频同步输出;集成多路高标清色键器，可对每路摄像机信号进行单独色键处理;集成多画面处理器，可监看所有输入输出信号源;集成高标清字幕机，实现字幕的制作、编辑与叠加播出。

3.搭建非线性编辑系统

非线性编辑系统不仅能将虚拟播录主机和融媒体集成化系统同步记录的场记点信息导入到后期非编使用的工程文件中，以便快速定位场记点，提高精品课程后期视频编辑效率，同时还支持其他视频素材的后期编辑制作。本系统还提供大量的教育模板，简单的替换文字、图片和视频后，就可以作为课程的片头片尾或者字幕特技使用，无需复杂学习即可快速制作出专业的、绚丽的精品课程视频。

三、高校虚拟演播室应用场景

为适应教育信息化和教育教学的需求，满足高校相关专业实习实训、在线课程制作、教育精品课录制、校园电视节目、实训课录制等各类课程录制的需求[11]，高校虚拟演播室主要应用在如下几个方面：

1.校园广播电视台

高校的三大社会职责之一是为社会培养专门人才，而高校可以在虚拟演播室的基础上搭建校园广播电视台，可以为新闻传播、教育技术等专业的学生的实习实训提供优良的环境。同时，高校虚拟演播室的建设实现了理论与实践的相结合，能有效引领和促进影视传媒产业的发展进步。

2.在线课程的视频资源建设

目前，线上线下的混合式学习越来越受到教育系统的关注，在线课程质量的直接影响到混合学习的效果好坏;而视频资源是在线课程资源建设中的核心环节[12]。传统的录播室已经无法满足在线课程各种不同录制场景的需求，而虚拟演播室可以通过三维虚拟场景，虚拟出多机位拍摄、交互式白板、多媒体课室等各种类型的真实场景，实现更加真实、直观的授课场景，实现一机多能，多场景通用，即满足各种场景之间的直接切换，也有效降低学校人力物力成本。

3.视频节目录制

高校虚拟演播室可以承担学校相关视频节目制作的功能，如学校视频资料、专题片、校园新闻、参赛视频等。这些视频素材可以利用虚拟演播室的虚拟场景美化，减少视频制作的人力物力，还能通过虚拟演播室的虚拟场景美化视频，提升视频节目的艺术性和观赏性。

四、后期升级改造的方向

高等教育信息化的发展促进虚拟演播室逐步成为校园电视台或高校教育技术中心的建设重点，成为制作教育电视节目，开展远程教育及建设校园文化环境的新平台。根据当前虚拟演播室有关技术的发展趋势，在经费允许的情况下，可以对融媒体虚拟演播室系统进行如下几项升级：

1.升级为混合融媒体虚拟演播室

混合虚拟演播室系统是利用空间定位捕捉技术同步空间内的摄像机和所有虚实物件位置，实现在虚拟引擎内进行实时的互动和合成效果预览;实现虚实真实结合的效果，极大的提高视觉表现力。混合虚拟演播室可以实现深度融合混合交互，即老师和3D场景不再是单纯的前后叠加，所有人和物都有3D深度信息，真人和虚拟人或物等实现复杂自然的互动。借助此项技术可以营造真实的人机互动场景，可以借此开展新教学模式的探索。

2.系统技术人员培训

虚拟演播室系统与传统演播室相比，是一个计算机图像合成系统，系统操作员要能熟练掌握虚拟演播室软件及相关的3DMAX等制作软件，同时要具备一定的视频拍摄经验及审美意识。

3.建立完善的产出评价体系

虚拟演播室在不同应用场景制作出来的视频能否达到预期的目的，应该通过科學的评价，从受众、传播者、专家中接收反馈信息，来持续不断的改进虚拟演播室产出质量，同时也为教师如何选择虚拟演播室的教学视频提供参考[13]。

融媒体时代，高校虚拟演播室的建设和应用在不断探索和实践中进一步拓展应用场景，以可持续发展建设为目的，不断融合红外检测、系统建模、虚拟人物等新技术的应用，实现教育电视节目的有效创新，同时推动高校智慧校园和数字学习资源的建设。

参考文献：

[1]温怀疆，何光威，史惠.融媒体技术[M].北京：清华大学出版社，2016.

[2]杨寿堂.虚拟演播室系统分析及应用[J].实验技术与管理，2005（12）：83-86，96.

[3]黄慕雄，李振亭.虚拟演播室的场景设计与开发[J].中国电化教育，2005（8）：94-97.

[4]董武绍，李端强.对高校虚拟演播室建设的探讨[J].电化教育研究，2007（2）：62-64.

[5]刘佳.浅析高校演播室的建设方向[J].南昌教育学院学报，2012（10）：74-75.

[6]田冰.融媒体时代移动式虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用[J].中国传媒科技，2018（6）：86-87.