文｜韓蕾

虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實的定義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality），簡稱VR。是一種提供沉浸感覺，繼互聯(lián)網(wǎng)、智能手機之后可能改變?nèi)祟惿罘绞降母咝录夹g(shù)。它將計算機技術(shù)、人機交互技術(shù)與圖形技術(shù)融于一體，用來滿足人們對于虛擬世界的需求。利用圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機傳感技術(shù)進行結(jié)合，生成逼真的三維環(huán)境和仿現(xiàn)實性的人體行為，讓不同的場景與事物能夠以數(shù)據(jù)化的形式存在于虛擬的場景之中。而增強現(xiàn)實技術(shù)（Augmented Reality），是由計算機生成的虛擬場景以及各種素材疊加到實景中的技術(shù)，是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)造的新技術(shù)，把空間進行虛實結(jié)合。目前除了商用之外，這兩項技術(shù)更多的應(yīng)用在消費級應(yīng)用中。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷史

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在上世紀80年代中后期所發(fā)展的一門數(shù)字信息科學(xué)技術(shù)。從20世界60年代提出理論到20世紀80年代理論形成以及開發(fā)，后于20世紀90年代開啟了第一波全球性的虛擬現(xiàn)實發(fā)展。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)被廣泛運用到了科研、航空、醫(yī)學(xué)、軍事等人類生活的各個領(lǐng)域中，廣電也是其中一個比較應(yīng)用比重比較大的領(lǐng)域。

5G的定義

5G是第五代移動通信技術(shù)，包含了2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點還擁有高帶寬、低時延、高并發(fā)的特點，為通信技術(shù)帶來新的發(fā)展方向和體系，2020年是5G大規(guī)模商用年，所以在當(dāng)下，萬物智聯(lián)的生活來源于5G技術(shù)的推動。我們?nèi)粘５纳?、娛樂消費、教育、醫(yī)療以及工業(yè)生產(chǎn)，都與我們產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。

5G環(huán)境對虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶來的影響

與4G相比，5G帶寬更高，頻譜效率更高。不但可以減少延遲，提高傳輸速度，而且還能節(jié)約成本，讓消費者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)應(yīng)用的體驗感提高，更加精細化。隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展普及，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會取得長足發(fā)展，讓其在更多領(lǐng)域得到商用。

5G環(huán)境下虛擬現(xiàn)實賦能新廣電

近年來在5G環(huán)境的建設(shè)下，廣電行業(yè)的科技創(chuàng)新帶動廣電級產(chǎn)品也在不斷升級，推進著智慧廣電的發(fā)展，成為全媒體生態(tài)體系建設(shè)重要的一環(huán)。廣電行業(yè)在創(chuàng)造更多的消費級應(yīng)用產(chǎn)生，滿足消費者個性化的消費體驗需求，每一個消費者都是獨立的個體，越來越多樣化的消費觀念也因此產(chǎn)生，包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)所應(yīng)用的多種消費方式，離不開5G環(huán)境的支持，廣電內(nèi)容不斷升級來創(chuàng)造新的生態(tài)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦予廣電行業(yè)內(nèi)容制作新形式

虛擬現(xiàn)實技術(shù)擁有多種應(yīng)用手段，主要包括由計算機制作生成的動態(tài)或靜態(tài)的三維模擬環(huán)境應(yīng)用于各類節(jié)目制作、利用軟硬件進行虛擬實驗教學(xué)、利用虛擬植入技術(shù)進行廣告的替換和植入、通過CAVE結(jié)構(gòu)顯示中高分辨虛擬場景展示現(xiàn)場沉浸式實景效果等等。在廣電行業(yè)的已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)應(yīng)用，由于廣電大體量的內(nèi)容需求，通過技術(shù)手段完成制作的形式也越來越多樣化。

首先廣電最普及應(yīng)用的節(jié)目制作方式其一就是虛擬演播室技術(shù)，虛擬演播室是由藍綠箱、跟蹤技術(shù)、引擎渲染技術(shù)、色鍵技術(shù)、動捕技術(shù)等組成，每一期在虛擬演播室中完成制作的節(jié)目，首先要擁有一個包括每個分鏡細節(jié)的制作方案，再提前做好節(jié)目所需要的虛擬場景，和根據(jù)節(jié)目流程需要配合出現(xiàn)的增強植入素材，接下來就是虛擬場景的調(diào)試和主持人的配合，利用支持億級別三角面文件的渲染引擎可以輕松渲染何種復(fù)雜的虛擬場景，PBR材質(zhì)可以把真實的物理材質(zhì)和光效加在虛擬場景中，讓虛擬場景呈現(xiàn)出物理真實感。主持人站在藍箱或綠箱之中，往往在被色鍵技術(shù)摳像時人物和環(huán)境景物的投影會被摳掉，而利用優(yōu)質(zhì)的色鍵器可以完美的將前景主持人以及影子與后景的虛擬場景融合，構(gòu)建一個虛擬的假想環(huán)境和真實人物的集成的節(jié)目場景。而演播室中比較常見的三種跟蹤技術(shù)光電機械式傳感跟蹤、網(wǎng)格跟蹤、紅外跟蹤可以保證前景與虛擬場景的“聯(lián)動”。達到真實的節(jié)目錄制狀態(tài)。

在大型節(jié)目制作以及影視作品中，經(jīng)常會有虛擬植入技術(shù)的身影出現(xiàn)，與虛擬演播室的虛擬場景一樣，需要提前做出制作需要的植入素材，觀眾在屏幕前的觀看效果，就是實景或虛擬場景和真實人物的結(jié)合之后再與虛擬植入等技術(shù)的呈現(xiàn)的交互。虛擬植入的呈現(xiàn)方式有多種，包括各類前、后景三維模型、視頻植入、虛擬圖文教程以及可視化數(shù)據(jù)，還有虛擬偶像也是虛擬植入的一種,在不同類型的節(jié)目中都有應(yīng)用。虛擬素材可以通過主持人的動作識別進行互動,虛擬偶像可以通過演員的肢體動作捕捉和面部捕捉進行同步。

現(xiàn)在有一種新型的演播場景叫CAVE，它是通過多塊LED屏進行三維縫合技術(shù)、紅外跟蹤定位技術(shù)、三維實時PBR渲染、多通道渲染同步顯示、小間距LED屏顯結(jié)合多種虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、圖像視頻技術(shù)等眾多高新技術(shù)應(yīng)用于一體的新型演播方式，具有交互性和高沉浸感。PBR材質(zhì)和多通道渲染技術(shù)可以將高逼真度的虛擬三維場景置身于主持人背面，在現(xiàn)實場景中就能裸眼感受真實的虛擬場景，區(qū)別于虛擬演播室只有從屏幕中才能看到最終的效果，可廣泛應(yīng)用于廣播電視、新媒體傳播、教育傳播、工業(yè)設(shè)計、指控監(jiān)控、主題場館、虛擬仿真等多種領(lǐng)域。目前在廣電和線下消費場景中的應(yīng)用比較多，相信這類技術(shù)可以更多的成為公共視覺場景。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在廣電內(nèi)容制作中的創(chuàng)新應(yīng)用

近兩年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于廣電行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)不限于基本的制作，而是更加深入的與廣電進行深度的合作提供更多的可交互性的體驗，傳播多樣性內(nèi)容可能，打開廣電市場局面。

綜藝、演唱會、發(fā)布會、節(jié)目制作現(xiàn)象級制作效果帶來視聽盛宴

目前有很多種電視節(jié)目類型已與虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行的合作，例如各類綜藝、演唱會、發(fā)布會，在全景的基礎(chǔ)上還加入了VR/AR的植入，例如《大魚海棠》現(xiàn)場發(fā)布會，利用VR頭顯可以看到現(xiàn)場的全景場景和疊加在空中游動的魚；例如羊年春晚，與主持人撒貝寧共同登臺與觀眾互動的虛擬植入偶像“陽陽”；例如汽車類企業(yè)的線上發(fā)布會，因為場地原因不足以擺放真車，就通過技術(shù)公司來實現(xiàn)線上實時植入虛擬車輛，線上用戶可以通過主持人操作的環(huán)節(jié)來了解車輛形態(tài)、細節(jié)以及顏色的變化。不論是舞臺效果還是虛擬偶像，都已是面對國家甚至世界級的節(jié)目制作需求，在這種體量級的平臺之下，可以說現(xiàn)象級制作效果帶來視聽盛宴已經(jīng)是受全球消費者認可的內(nèi)容展示方式。

另一種比較特別的節(jié)目制作，就是天氣預(yù)報以及賽事類解說的節(jié)目，由于節(jié)目的需要，會出現(xiàn)大量可視化數(shù)據(jù)以及配合主持人解說時出現(xiàn)的立體、三維的虛擬場景和元素，例如美國國家氣象頻道利用 "虛擬現(xiàn)實 " 技術(shù)，還原 " 佛羅倫斯 "颶風(fēng) 過境時所造成的洪澇災(zāi)害現(xiàn)場。還有中國氣象頻道曾經(jīng)做過一期高考主題氣象節(jié)目，運用"虛擬現(xiàn)實 " 技術(shù)來展現(xiàn)很多天氣災(zāi)害，增強了節(jié)目的互動性和教育意義。

全景直播成為大眾常用的應(yīng)用

除了節(jié)目制作之外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還有一個面對大眾比較常用的應(yīng)用就是全景直播。首先就是現(xiàn)在比較火熱的數(shù)字文旅，所謂數(shù)字化的意義就是，消費者不在旅游場景中，一樣可以感受旅游帶來的文化輸入以及自然觀感，那就需要利用科技的手段，虛擬旅游就利用全景相機以及相關(guān)技術(shù)，讓消費者能在移動端中近距離的領(lǐng)略到自然的美景。另外不僅僅是線上文旅的升級，線下的5G+AI智能化場館也是文旅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，集VR、MR、AR、AI等技術(shù)于一體，同時在5G的環(huán)境下，具備高科技、智慧化、未來化、數(shù)字化等特點。

演唱會還有活動直播作為全景內(nèi)容輸出也已經(jīng)是成熟的應(yīng)用，由于VR應(yīng)用在移動端的展示非常普遍，而線上受眾用戶眾多，在5G環(huán)境之下，來迎合時代發(fā)展，打開內(nèi)容市場，吸引更多的消費者。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)賦能廣電新的應(yīng)用場景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在近年來得到了高速的發(fā)展。有許多與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用被研發(fā)了出來。我們常見的應(yīng)用就是節(jié)目制作中的虛擬場景變換和直播中的虛擬植入，可以說廣電是虛擬現(xiàn)實技術(shù)第一大的使用場景，這些場景應(yīng)用在日常消費生活中早已變成了常規(guī)化的出現(xiàn)。

其實虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用面極其廣泛，不僅僅是廣電領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域也有著很多重要的應(yīng)用，涵蓋在人們生活的方方面面。

醫(yī)療健康離不開虛擬現(xiàn)實技術(shù)的輔助

外科醫(yī)生的培養(yǎng)離不開手術(shù)的觀摩，但由于場地與視角的局限性，我國在2016年就開始了VR手術(shù)現(xiàn)場直播的計劃。不僅能夠達到一定程度的交流學(xué)習(xí)，還可以對及其罕見或復(fù)雜的病例進行反復(fù)的設(shè)計與研究，對于攻克醫(yī)學(xué)難關(guān)提供了一道技術(shù)保障。

在了解疾病是如何發(fā)作的過程中，人體患病圖就是一個強而有效的輔助工具。該圖結(jié)合了VR技術(shù)，能對疾病的每一步情況得到一個具體的展現(xiàn)。像現(xiàn)在的新型冠狀病毒，人體在感染病毒后的每個階段都能通過人體患病圖展現(xiàn)出來。

手術(shù)是一件嚴謹而又危險的事情，醫(yī)生可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對人體進行手術(shù)模擬，能夠有效的降低手術(shù)的風(fēng)險，從而進一步保障患者的健康。預(yù)先發(fā)現(xiàn)手術(shù)中可能發(fā)生的危險或未知的情況，對手術(shù)方案進行不斷地改良調(diào)整，從而找到更合理的治療方案。

昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院在新冠疫情期間，通過應(yīng)用5G通訊技術(shù)和虛擬視頻技術(shù)，實現(xiàn)隔離病房了24小時的3D視頻直播。利用智能手機登陸遠程VR探視平臺，就可以看到病房全景直播，滿足家屬不接觸探視，實現(xiàn)異地專家遠程指導(dǎo)的需求。

教育培訓(xùn)需要虛擬現(xiàn)實技術(shù)的加持

國內(nèi)的許多高校，如清華大學(xué)、上海交通大學(xué)的一流大學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建屬于自己校園的虛擬器材庫、虛擬圖書館等。可以有效降低相關(guān)教育經(jīng)費的投資規(guī)模，為教育教學(xué)實驗資源的節(jié)約提供強而有力的保障。

早在2016年，英國就通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)來對學(xué)生進行動物解剖的教育工作。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地創(chuàng)新和拓展教學(xué)方式和教育內(nèi)容，為學(xué)生提供不同的互動方式和學(xué)習(xí)方法，在實際的學(xué)習(xí)過程中，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)優(yōu)化流程，將教育內(nèi)容生動呈現(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在游戲行業(yè)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性則體現(xiàn)在虛擬環(huán)境操作下事物的可操作程度與真實環(huán)境下的程度相似，所以虛擬環(huán)境的真實性就能被大大的提高。虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用了人機傳感技術(shù)使玩家在游戲中獲得的真實性大大提高，每一次動作都有著強烈的真實反饋感。例如HTC Vive平臺的《Arizona Sunshine》和PSVR平臺的《Rez infinite》都是此項技術(shù)的佼佼者。

而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的浸沒感是指用戶能夠完全融入于虛擬環(huán)境中，在這個高度真實的虛擬環(huán)境中，用戶在這種環(huán)境下很難知道真?zhèn)?，所以會很難感到不舒服。用戶通過看、聽、摸三種方式完全融入游戲角色身體，通過自身日常生活的經(jīng)驗和認知，從不同角度分析信息和數(shù)據(jù)，讓用戶對虛擬事物有一個新的認識。盡管用戶知道虛擬環(huán)境是由計算機的數(shù)據(jù)模擬產(chǎn)生的，但他的潛意識認為他是真的，因為有著很強烈的現(xiàn)實感。HTC vive平臺的《Overkill VR》就是浸沒感的代表作。

5G環(huán)境下虛擬現(xiàn)實技術(shù)能否讓廣電重新成為社交新生態(tài)

在5G的環(huán)境下，內(nèi)容終端一直是以實現(xiàn)“以用戶為中心”的需求為目標，在廣電系統(tǒng)中，個人終端的使用偏好已經(jīng)變得越來越便捷和個性化，IPTV與OTT TV兩大平臺在經(jīng)過廣電業(yè)務(wù)延伸之后，為消費者提供了更多的選擇。

IPTV與OTT TV都是作為內(nèi)容資源的一種運營形式來提供內(nèi)容服務(wù)，IPTV即交互式網(wǎng)絡(luò)電視，也就是家庭用戶安裝的機頂盒，通過專用城域網(wǎng)絡(luò)進行傳播，顯示的終端為電視機，覆蓋央視、地方衛(wèi)視等頻道以及還有增值業(yè)務(wù)例如高清付費內(nèi)容等，向家庭用戶提供數(shù)字電視等電視增值業(yè)務(wù)。作為一個可以一次性傳送近千個頻道的頻道來說，滿足了消費者對電視節(jié)目的多選擇性以及互動性。

OTT TV也是以電視盒的形態(tài)介入，但不限于電視為顯示的終端而展示，還支持多種移動終端，通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供各種除頻道以外的應(yīng)用服務(wù)，OTT的優(yōu)勢就是綜合性比較強，業(yè)務(wù)覆蓋面廣，與更多的第三方視頻網(wǎng)站合作，內(nèi)容更加豐富，另外它的互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)擴展功能更加豐富，除了視頻方面的內(nèi)容提供，還可以提供線上娛樂、線上購物等線上營銷體驗的合作，以及一些虛擬現(xiàn)實服務(wù)，對于新型的服務(wù)體驗有越來越多的用戶加入進來，Level 3通信公司研究數(shù)據(jù)表明有三分之二的OTT服務(wù)提供商都認為虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以不斷地進行應(yīng)用與開發(fā)。總而言之OTT TV成為一個非常大的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容平臺，聚合各種網(wǎng)絡(luò)資源，同步各種形式的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容，開放度更高，改變了節(jié)目線性傳播的方式，滿足移動化需求。

除此之外，在近幾年虛擬現(xiàn)實技術(shù)還有一個比較火熱的發(fā)展方向，那就是VR社交，高沉浸與高交互式的新型社交可以打破空間位置的距離以及場景大小的局限性，首先VR社交，每個用戶虛擬形象的個性化設(shè)置變得越來越具體，從只有頭像和VR手柄位置的手部位置到現(xiàn)在可選擇的包括膚色、穿著以及臉部細節(jié)的各種搭配，在虛擬的空間利用虛擬形態(tài)去做真實的社交，為生活娛樂提供更多可能。但是內(nèi)容的增多和VR社交的自由度移動，對網(wǎng)絡(luò)的要求很高，在5G環(huán)境中，可以達到VR的極致體驗，讓VR動作捕捉、面部捕捉不會出現(xiàn)延遲的情況，因為5G 的傳輸速度非?？?，峰值速度是4G的10倍，所以通過云處理的方式進行輸入輸出信號內(nèi)容，讓VR社交變得更加順暢。

面向未來：機遇與挑戰(zhàn)并存

相信在5G時代，可以有更多滿足多種內(nèi)容消費形式的應(yīng)用出現(xiàn)，相信廣電行業(yè)也會隨著日新月異的變化而進行合理布局。虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前正處于發(fā)展上升的階段，應(yīng)用涉及的領(lǐng)域雖還未涵蓋在生活的所有方面，但隨著日常體驗以及市場需求的擴大，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以創(chuàng)造更多的可能性，深入研究以及開發(fā)它在生活中的各個場景的應(yīng)用，就可以滿足公眾的需求。

之所以廣電與虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷進行不同的嘗試，首先因為廣電有非常大的內(nèi)容需求體量，需要各種不同技術(shù)去完成內(nèi)容展示，來豐富內(nèi)容類型。第二，廣電行業(yè)的用戶規(guī)?？捎^，有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，就擁有準用戶和潛在用戶，另外由于不同類型內(nèi)容的二次傳播，會吸引更多的用戶關(guān)注。第三，在5G環(huán)境之下，用戶的體驗越來越打破傳輸限制，呈現(xiàn)最佳的內(nèi)容體驗。也許，未來的生活可以達到人類理想中最便捷的狀態(tài)，達到目的缺少不了多方的支持，需求、研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、設(shè)備等等缺一不可，共同努力才能達成具有里程碑的意義。

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