基于VR+AR的广播电视互动虚拟系统构建探析

冯姗姗

【摘要】当前新媒体环境下，传统广播电视面临诸多挑战，如内容同质化、技术落后、受众流失等，因此，急需创新互动方式以提升用户体验。为更好打造交互式、沉浸式的观看体验，并满足用户对互动与个性化的需求，本文基于VR与AR，深入分析并构建广播电视互动虚拟系统。首先，指出现有广播电视互动虚拟过程中的问题与不足；其次，对系统需求进行分析，并在此基础上设计广播电视互动虚拟系统；最后，通过系统试运行，验证了系统的性能与稳定性，以期显著提升广播电视的互动性与用户参与度，并促进广播电视行业的创新发展。

【关键词】VR；AR；广播电视；互动系统

中图分类号：TN929                           文献标识码：A                             DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.11.013

新媒体时代，用户对沉浸式、交互式体验及个性化的需求不断增长，对广播电视行业提出了更高的要求。同时，伴随科技的进步，VR与AR技术日益成熟，为广播电视行业带来了新的机遇与可能。VR与AR技术的融合应用，有望为广播电视行业打造全新的互动虚拟系统，为用户提供更立体、丰富、真实的观看体验。本文通过深入探析并构建广播电视互动虚拟系统，为广播电视行业提供了一种创新的技术应用方案，不仅能够较好地满足用户的多元化需求，还有助于推动广播电视行业的创新转型，从而更好地应对新媒体时代的挑战。

1. 现有广播电视互动虚拟过程中的问题与不足

现有广播电视互动虚拟过程中仍存在很多问题与不足，主要体现在以下几个方面：首先，高昂的成本是一个显著的瓶颈。由于VR与AR技术依赖于高端硬件设备与专业软件，这使得相关应用的开发与部署成本显著上升，对普通用户形成了难以跨越的门槛。其次，用户体验上的限制也不容忽视。使用VR与AR技术通常需要用户具备一定的技术背景与操作经验，对于非专业用户而言，这可能意味着较长的学习曲线与额外的认知负担。此外，生理不适也是一个需要注意的问题。VR与AR技术在使用过程中可能会引起视觉疲劳、晕动病等不适感，这些问题不仅影响了用户的舒适度，还可能对用户的健康状况构成潜在威胁。最后，接受度不足也是一个重要挑战。部分用户可能对VR与AR技术的全新体验方式感到陌生与不适，这在一定程度上也限制了其在广播电视互动领域的广泛应用与普及。本文针对这些问题，提出了相应的解决方案，以期推动VR与AR技术在广播电视领域更广泛的应用与创新。

2. 系统需求分析

为了更好地满足现代观众对于沉浸式、交互式观看体验的需求，本文对系统核心需求进行深入分析，主要涵盖构建高度仿真的虚拟环境、实现观众与虚拟内容的自然交互及优化推荐策略与节目设计。具体如下：首先，系统需建立逼真的虚拟环境，包括高层办公场所、广播大厅及广播室等多样化场景。其次，系统需引入VR技术，借助头戴式显示器等设备将观众无缝带入虚拟环境，为用户提供身临其境的观看体验；与此同时，AR技术的应用能够将虚拟信息层叠加至真实世界，如演员资料库、新闻数据或图片等，从而丰富观众的信息获取与互动层次[1]。此外，为提高互动体验，系统还需适当融入人工智能技术，如语音识别、自然语言处理、人脸识别及情感识别等，使观众能通过语音指令、面部表情等方式自然参与到节目中。最后，系统还需建立一套完善的数据收集与分析机制，以观众兴趣与行为为基础来优化推荐算法与节目设计。虚拟现实系统框图如图1所示。

虚拟现实系统作为综合性的技术架构，其应用层提供了丰富的虚拟体验内容，用户通过头戴设备等与虚拟世界完成互动。虚拟环境本身是由建模模块创建的，该模块利用3D模型库中的资源来构建逼真的虚拟场景。与此同时，检测模块负责捕捉用户的动作与指令；反馈模块确保用户获得实时的操作反馈；传感器模块作为系统的感知部分，用于监测并传递外部环境的信息；控制模块作为系统的核心，负责根据传感器与用户输入灵活调整虚拟环境的呈现[2]。这些模块相互配合，共同协作，将现实世界与虚拟世界紧密连接，从而为用户带来沉浸式的体验。

3. 广播电视互动虚拟系统设计

3.1 系统架构与技术组成

广播电视互动虚拟系统采用高度集成、模块化的设计，涵盖了从数据采集到处理、分析、显示及交互的完整流程，核心组成部分包括先进的检测设备、稳定的通信接口、高效的数据处理单元以及直观的人机交互装置。在数据采集端，系统依赖于各类传感设备，传感设备能够准确捕捉变电站设备的各种状态信息，经设备总线与数据串行口，状态信息被实时、高效地传输至系统的处理单元。同时，通信接口的设计保证了数据传输的稳定性与准确性，是系统可靠运行的关键。在数据处理方面，本文采用了信号转换技术与算法分析方法。原始信息数据经过采集存储后，会进行必要的预处理与格式转换，以更好适应后续的分析需求。而算法分析则负责从海量数据中提取信息背后的潜在价值，从而为后续决策提供支持。人机交互装置与数据外显设备则构成系统的用户界面。利用这些设备，用户可以直观地查看系统状态、操作设备、获取分析结果。此外，红外图像采集技术在广播电视互动虚拟系统中发挥了重要作用，它能够提供丰富的视觉信息，显著增强了系统的监控能力[3]。广播电视互动虚拟系统结构示意图如图2所示。

本文综合运用了一系列先进技术，主要包括建模与渲染、VR与AR、人工智能及数据收集与分析等关键技术，来构建广播电视互动虚拟系统。其中，借助精细建模与渲染技术，系统能够成功构建出逼真的虚拟环境，为用户提供沉浸式的体验；VR与AR技术的应用使用户能够自然融入虚拟世界，并与虚拟内容完成实时交互；人工智能技术的引入为系统增加了智能识别与处理能力，如情感分析、语音识别等，有效提升了用户交互的便捷性与智能化水平；通过数据收集与分析技术，系统有望深入了解用户行为与需求，从而为提升用户体验与优化系统设计提供有力数据支持[4]。

3.2 技术难点及解决方案

构建广播电视互动虚拟系统过程中面临诸多技术难点。首要挑战便是高成本问题。为解决这一难题，本文采用模块化设计策略，通过充分复用现有硬件与软件资源来降低成本。同时，积极探索利用开源技术与平台的可能性，进一步减少开发与部署的费用。其次，用户需要过长的时间来学习是系统推广中不可忽视的障碍，为有效缩短用户学习时间，本文设计了简洁的操作流程与直观的用户界面，以提供更易上手的使用体验。此外，提供在线帮助与详细的用户指南来帮助新用户快速熟悉并上手使用该系统。在减轻用户使用VR与AR技术时的不适感方面，本文引入先进的显示技术与动态调整机制，这些技术手段有助于显著减少视觉疲劳与眩晕感，从而提升用户的舒适度[5]。另外，通过提供自然交互方式并精确跟踪用户动作，系统进一步降低了操作难度，并减轻了用户的不适感。最后，为提高用户接受度，本研究注重收集与分析用户反馈，通过持续改进用户体验与系统功能，更好地满足用户的多元化需求。

3.3 互动控制系统设计

3.3.1 主控中心与有源控制网络的应用

在构建广播电视互动虚拟系统时，主控中心扮演着不可或缺的角色。它位于系统的中心位置，作为协调与管理各个组件的核心枢纽，发挥着至关重要的作用。为进一步确保整个系统能够稳定运行并具有高效性能，本文还引入了有源控制网络，该网络能够持续、稳定地为系统提供所需的电源供给，从而保证各组件始终保持在最佳工作状态。主控中心与有源控制网络的紧密结合，使得系统能够实现快速而高效的数据处理与传输。高效的数据处理能力一方面能够为观众带来更生动、真实的虚拟体验，另一方面有助于为广播电视行业提供新的发展机遇。此外，主控中心还具备出色的扩展性与灵活性，能够轻松应对不断变化与增长的互动需求。不论是增加新设备还是升级现有组件，主控中心都可以快速适应，并为系统带来全新的功能与体验。

3.3.2 VR+AR显示与交互设备的选择

设计过程中，显示与交互设备的选择至关重要。本研究选用了AR眼镜、VR/AR道具等高端设备，旨在确保观众能享受到沉浸式的视觉盛宴。这些先进设备一方面能够提供清晰细腻的图像，另一方面可以精准捕捉观众的头部与眼部细微动作，从而实现与虚拟世界的流畅、自然交互。与此同时，系统还配备了手套、手柄等多样化的交互工具，极大丰富了观众与虚拟对象的互动方式，使体验更为直观、真实。此外，在选择这些设备时，还充分考虑到用户体验与系统的实际需求，力求为观众带来最真实、最优质的虚拟体验。本文通过综合运用各种显示与交互设备，显著提升广播电视节目的吸引力与互动性的同时，也为广播电视行业的技术革新与发展注入新的活力。

3.3.3 内容生成平台的构建与功能

内容生成平台在广播电视互动虚拟系统中起着核心作用。该平台主要负责生成高质量的虚拟内容，涵盖场景、角色、道具等多元化元素，旨在为观众呈现丰富多样的视听盛宴。凭借高效的内容生成算法与尖端技术支持，该平台能迅速、精确地构建出逼真的虚拟世界，令观众仿佛身临其境。其强大的灵活性与可扩展性使得虚拟现实技术平台能够轻松应对不同类型、规模的节目制作需求，为创作者提供了更广阔的创作空间。与此同时，内容生成平台与先进的VR与AR显示设备紧密融合，为观众带来了前所未有的沉浸式互动体验，显著增强了广播电视节目的吸引力与传播效果[6]。此外，该平台还具备实时更新与动态调整的功能，确保观众能持续享受到最精彩、最新颖的虚拟内容，更好地满足用户不断变化的观赏需求。

4. 系统试运行与结果分析

4.1 试运行目的与流程

为确保系统在实际应用中的性能与稳定性，本文对系统进行试运行。试运行的主要目的在于全面检测系统各组件的协同工作能力，以及系统在真实环境中的运行表现。通过模拟实际使用场景与用户操作，试运行旨在识别并解决潜在的问题，为系统的正式上线做好充分准备。试运行整体流程涵盖系统初始化、功能测试、性能测试与稳定性测试等多个环节。在初始化阶段，确保系统各项设置达到预期状态；功能测试验证系统各功能模块是否正常工作；性能测试着重评估系统在高负载情况下的表现；稳定性测试则通过长时间运行来检查系统是否存在稳定性问题。此外，本文也注重数据收集与分析，以此为后续系统优化提供重要依据。

4.2 系统性能与稳定性分析

试运行过程中，对系统进行性能与稳定性分析至关重要，该过程旨在全面客观评估系统在实际运行中的表现，涉及图像渲染速度、数据传输效率、用户响应时间及系统崩溃率等关键指标。通过综合运用多种测试方法与工具，本研究对系统进行了深入测试，并收集大量宝贵数据。广播电视互动虚拟系统性能测试结果如表1所示。

分析结果显示，该系统在图像渲染与数据传输方面表现出色，能够满足广播电视互动虚拟应用的高要求。同时，用户响应时间也保持在较低水平，有效提升了用户体验。在稳定性方面，系统崩溃率极低，表现出良好的健壮性。这些成果得益于先进的VR与AR技术的应用与良好的系统设计。未来，将继续优化与完善系统性能，提升稳定性，为广播电视互动虚拟应用的创新与发展贡献更多力量。

5. 结束语

通过有效融合VR与AR技术，本研究成功构建了一个具有交互性与沉浸感的广播电视虚拟系统，从而为用户提供了全新的观看体验。然而，该研究仍存在一些局限性，如设备成本较高、技术实现的复杂性等。伴随技术的不断进步与成本的降低，广播电视互动虚拟系统将在广播电视领域得到更广泛的应用，从而更好地满足用户日益增长的个性化需求，并有力促进广播电视行业的发展与创新。

参考文献：

[1]刘波.VR+AR的广播电视互动虚拟系统[J].卫星电视与宽带多媒体，2023（16）：55-57.

[2]李玺.VR和AR技术在广播电视工程中的应用[J].电视技术，2023，47（04）：151-153.

[3]桑学峰，魏建，杜坤.基于5G网络和VR/AR技术的高清录播教室建设研究[J].科技与创新，2023（20）：150-151，154.

[4]吴文港.5G+8K+VR超高清视频在广播电视领域的应用[J].电视技术，2023，47（03）：218-220.

[5]方乐雅，夏可君.VR/AR/MR影像中基于数字虚拟技术的自然拟象与身体触感研究[J].现代电影技术，2023（11）：54-59.

[6]唐亮.VR视频在广播电视及新媒体领域的应用[J].电视技术，2023，47（04）：133-135.