拓展现实演播室在广播电视领域的应用研究

孙 涛，特古斯，水 军

（1.萧山区融媒体中心，浙江 杭州 311201；2.阿拉善盟融媒体中心，内蒙古 阿拉善 750306；3.滨海县融媒体中心，江苏 盐城 224500）

0 引言

随着拓展现实（Extended Reality，XR）技术的快速发展，广播电视领域正逐渐探索其在演播室的应用潜力。文中将深入探讨XR 演播室的定义和技术组成，追溯其发展历史，剖析主要的应用场景，并以新闻、体育、综艺节目为例，阐述其在广播电视行业的创新应用。

1 XR 演播室概述

1.1 XR 的定义与技术组成

XR 是一种综合了虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）和混合现实（Mixed Reality，MR）的技术，以打造更为丰富、立体的交互体验[1]。VR 通过全新构建的数字环境使用户完全沉浸其中，AR 是在真实环境中融入虚拟元素，而MR 则是二者的结合，可以在虚构环境中实现与真实环境的交互。XR 技术主要包括用于生成虚拟元素并实现环境感知的计算平台、显微器件（如头戴设备、智能眼镜等），用于跟踪用户行为和位置的传感技术，以及用于实现物理虚拟交互的相应算法等。

1.2 XR 的发展历史及现状

XR 技术的发展历程是一种从概念到实践、从基础设施到应用的演变过程。早在20 世纪60 年代，伊凡·萨瑟兰就提出了“全息虚拟现实”的理念，这被认为是XR 的起源。此后的几十年，VR、AR、MR技术逐步发展，为XR 奠定了基础。随着互联网和计算设备的进步，上述3 种技术在21 世纪初开始得到实质性的推进，特别是智能手机的普及，使得AR技术逐步走入大众视野[2]。目前，XR 发展至全息投影和空间映射技术，并且已经开始在游戏、教育、医疗、娱乐等多个领域崭露头角。有些研究机构预估，到2025 年全球XR 市场规模有望达到2 000 亿美元。目前，XR技术处于快速发展和广泛应用阶段，其影响延伸到日常生活的许多方面。

1.3 XR 的主要应用场景

XR 技术的应用非常广泛，已经初步渗透到人们生活的各个角落。首先，在娱乐行业，XR 技术在游戏、电影等领域取得了显著的成效。例如，通过VR 设备提供更真实的游戏体验，或者在电影中使用AR 技术增加观看效果。其次，在教育及培训领域，通过XR 技术模拟现实场景进行教育训练，增强学习的趣味性和有效性，如模拟医学手术训练、历史事件重现等。最后，XR 技术在医疗、军事、房地产、旅游等领域都有着丰富的应用。例如：在医疗领域，XR 用于疾病诊断、治疗方案模拟等；在军事领域，XR 可以提供模拟战场环境的训练；在房地产领域，XR 为人们带来虚拟的房屋参观体验。随着技术的不断进步，更多的应用场景将被挖掘出来，深刻地改变人们的工作和生活方式。

1.4 演播室发展历程

演播室是广播电视节目制作的重要场所，其发展历程反映了广播电视技术的进步。在电视出现的初期，演播室基本上只是一个为电视录制提供环境条件的空间，录制过程全程采用实景，背景和道具都相对简朴。自20 世纪70 年代起，随着彩色电视的普及、摄像及照明设备的改进，演播室开始了专业化的建设。进入21 世纪，随着计算机技术和网络技术的快速发展，数字化、网络化和虚拟性成为演播室的新特点[3]。绿幕技术、实时图像合成、3D 渲染等技术开始广泛应用，使得节目呈现的内容和形式越来越丰富，为观众带来更加精彩的视觉效果。近年来，利用VR、AR、MR 等拓展现实技术，虚拟演播室成为一个新的发展趋势，不仅极大地丰富了节目摄制的多样性，还提高了工作效率，降低了成本。

1.5 XR 演播室组成

XR 演播室是迎合现代数字化、网络化以及虚拟化需求的产物，它主要包括发光二极管（Light Emitting Diode，LED）显示屏、渲染服务器、合成服务器、相机追踪系统、灯光系统、摄像系统以及音响系统等核心设备。LED 显示屏通常用作虚拟背景或地板，提供高清晰度、高对比度的显示效果，帮助实现真实与虚拟的无缝融合[4]。渲染服务器与合成服务器负责生成并处理虚拟场景和实时图像，以实现现实与虚拟的精确叠加。相机追踪系统是保证虚拟内容与实际相机动作同步的关键，通过跟踪实时摄像机的运动和参数，制作出逼真的虚拟场景。灯光系统提供专业的照明效果，确保真实场景与虚拟场景的光照统一，增加逼真感。而摄像系统和音响系统则负责捕捉并记录现场的图像和声音。

1.6 XR 演播室生产流程

XR 演播室的生产流程一般从设计开始，设计团队会依据节目要求和实际演播情况，利用专业软件构建出适应演播室的三维虚拟场景。如果情节需要，还可以为虚拟场景增加互动特性或设计接口以便与外部数据实现互联。在设计完成后，相关人员会对摄像机的跟踪设置进行处理，确保实体摄像机与虚拟场景中的摄影机保持一致。经过审查后，所设计的场景会导入渲染引擎中。当节目播出时，摄像机的传感器将通过捕捉其位置信息，将该数据传输至渲染引擎，用于位置定位，再输出已混合的画面。最后，监控的导播会通过切换各机位的镜头，完成录制。在整个播出过程中，播放控制人员会负责场景的切换和操作互动元素。在需要更新数据时，手动录入或连接到外部数据源实现自动更新，确保内容的实时更新与节目的连贯性。

2 XR 演播室在广播电视行业的应用

2.1 XR 演播室在新闻节目中的应用

XR 在新闻节目中的应用，让新闻报道变得更加直观、生动和具有沉浸感。利用XR 构建的虚拟演播室，无缝融合真实的新闻主播和虚拟的新闻背景或内容，根据新闻主题定制虚拟背景，包含复杂的三维数据可视化、实时动态信息更新等[5]。例如，在报道天气新闻时，主播可以直接身处模拟的天气情况中，使观众更直观地感知对应的天气情况。

以辽宁广播电视台为例，2022 年开展演播室改造升级，在9 号演播室打造XR 沉浸式演播室。辽宁广播电视台XR 沉浸式演播室由视频系统、音频系统、大屏显示系统和图文制作系统等组成，结合虚拟渲染服务器，为新闻播报、专访、点评等提供现场直播与录播服务。XR 沉浸式演播室支持3 讯道直播制作，视频系统、音频系统支持融媒体制作、新媒体发布等功能，其三维场景渲染制作功能可根据不同的新闻主题打造个性化的新闻节目背景，极大地提升了新闻节目的制作与传播效率。

以2022 年全国两会新闻报道为例，新华网运用虚拟空间、XR 等技术打造XR 沉浸式演播室，根据不同的新闻内容打造切合主题的虚拟演播室，并以“真人主播+虚拟数字人”形式，向大众播报两会热点话题。《两会“议事界”》正是在XR 演播室环境下完成的，新华网新人主播柔一与虚拟主播小闯合作完成多档两会新闻节目的主持工作。央视网在两会期间打造XR 演播室，运用动作捕捉、虚拟演播室、XR 等智能化技术构建虚实融合的新闻场景，打造了沉浸式融媒体制播节目《两会C+时刻》，虚拟主播小C 与代表委员、专家学者进行访谈互动，向观众讲解两会热点话题。

2.2 XR 演播室在体育节目中的应用

XR 技术在体育节目中的使用，使得比赛的解读和篇章的编排更具创新性和观赏性。借助虚拟演播室，主播可以在一个仿真的场地内进行比赛解说，把抽象的战术布置、运动员动作解析等具象化，使观众能够更加直观地理解比赛情景[6]。例如：在足球赛前解说时，主播在虚拟的足球场中模拟战术布置，或者剖析球员的运动轨迹；在篮球比赛的解读中，主播模拟球员的投篮动作，解析篮球的弹道运动。通过XR 技术，数据可视化得以大展身手。例如，在解说过程中，主播通过现场生成的三维图表来显示球员的得分、助攻、篮板等数据变化，使观众能够得到更加详细和直观的比赛信息。

2.3 XR 演播室在体综艺节目中的应用

在综艺节目中，XR 技术的应用正在开启新的观看体验。借助虚拟演播室，节目制作团队能够构建各种富有创意和趣味性的虚拟环境，无论是大型舞台、异域景色还是魔幻空间，都能轻松实现。在歌唱或舞蹈类的综艺节目中，运用XR 技术可以营造出炫丽的虚拟舞台效果，通过3D 动画和特效增强观众的视觉美感。在一些答题类或冒险类的综艺节目中，可以设计各类虚拟挑战场景，增加观众的代入感与趣味性。XR 与真实画面的无缝整合，使得虚拟角色或物件可以与真实人物自由互动，大大增强了节目的观赏性和娱乐性。

2021 年3 月，爱奇艺发布云演出产品“虚实之城”沉浸式虚拟演唱会，全程使用XR 技术呈现表演，实现沉浸式的虚拟舞台演出。在这次沉浸式虚拟演唱会中，虚拟演播室与主题相关的3D 场景，如壮丽的城市、灯火闪烁的天空等，为观众构建了一个虚拟的舞台空间，使人们仿佛置身其中。演唱会分为“昼·造梦”和“夜·闪耀”两场，打造飞沙走石、热带雨林、科幻现代等十余个虚实变幻的舞台场景。歌手在虚拟空间中进行表演，通过背景的变化和特效的渲染，让每一首歌曲都展现出一个动人的故事。此次“虚实之城”沉浸式虚拟演唱会布置3 个XR 虚拟机位、10 个直拍机位的多视角切换，在直播过程中完成部分场景的实时渲染工作，带给观众沉浸式多维度的观看体验。

3 结语

XR 演播室的兴起标志着广播电视领域的创新浪潮，通过深入剖析其技术组成、发展历史及主要应用场景，探讨了其在新闻、体育、综艺等领域的成功案例。XR 为节目制作注入新的活力，提升了观众体验，促使广播电视行业更具创新性和多元性。未来，随着技术不断演进，XR演播室将继续引领行业潮流，推动广播电视节目制播的智能化与虚拟化。