引言：2019年6月，我國(guó)發(fā)放5G商用牌照，5G 產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展。5G憑借其“低延時(shí)、高可靠、大寬帶”等特點(diǎn)在廣播電視領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)越來越廣泛的應(yīng)用。廣電5G 核心網(wǎng)、5G公共服務(wù)專網(wǎng)、廣電 5G 物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在重點(diǎn)行業(yè)得以應(yīng)用。2021年被稱為元宇宙元年，2021年3月， 的上市讓 元宇宙概念爆火。包含5G、人工智能（ ，AI）、區(qū)塊鏈及內(nèi)容制作等多種元素，依托擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（ ，XR）技術(shù)與設(shè)備，為用戶帶來高度沉浸式的體驗(yàn)。XR 技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景也在不斷地拓展，在廣播電視節(jié)目制作過程中，拓展現(xiàn)實(shí)虛擬制作系統(tǒng)是 XR 技術(shù)在廣電領(lǐng)域的新探索，為廣播電視節(jié)目制作帶來全新的創(chuàng)作手段。國(guó)內(nèi)外電視臺(tái)與媒體機(jī)構(gòu)圍繞 XR 技術(shù)在廣播電視節(jié)目制作領(lǐng)域的應(yīng)用開展了新的實(shí)踐與探索。
1、5G 和 XR 技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1 5G
第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th ，5G），是具備高速率、低時(shí)延、大連接特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ Union，ITU）定義了 5G 的三大類應(yīng)用場(chǎng)景，包括增強(qiáng)型移 動(dòng) 寬 帶（ Broad Band，eMBB）、超 高 可 靠 低 時(shí) 延 通 信（ultra Low ，uRLLC）和海量機(jī)器類通信（ Type ，mMTC）。
1.2 XR 技術(shù)
擴(kuò) 展 現(xiàn) 實(shí)（ ，XR）是 虛 擬 現(xiàn)實(shí)（ ，VR）、增 強(qiáng) 現(xiàn) 實(shí)（ ，AR）、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed ，MR）三種技術(shù)的融合發(fā)展形態(tài)。XR 能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)物理空間與虛擬世界的無縫銜接，最終通過頭戴顯示器、3D屏幕等形態(tài)展現(xiàn)出來。XR 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬內(nèi)容的可視化，在影視后期、3D 制作、游戲引擎聯(lián)合開發(fā)等領(lǐng)域有著深入的應(yīng)用 。
1.3 5G 與 XR 技術(shù)的融合
XR 技術(shù)的發(fā)展離不開移動(dòng)通信技術(shù)的支持。第 三 代 合 作 伙 伴 計(jì) 劃（3rd ，3GPP）國(guó)際組織第五代移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研制過程中，支持 XR 業(yè)務(wù)成為其關(guān)鍵場(chǎng)景之一。《5G 高新視頻 - 沉浸式視頻標(biāo)準(zhǔn)體系（2021 版）》在沉浸式視頻標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容制播部分明確提出了沉浸式視頻 XR 虛擬拍攝技術(shù)指南。5G 的高速率、低時(shí)延、大連接特點(diǎn)，能夠滿足 XR 業(yè)務(wù)極致傳輸要求；5G 技術(shù)的演變，有助于推動(dòng) XR 業(yè)務(wù)流內(nèi)部報(bào)文、XR 流量感知、XR 業(yè)網(wǎng)傳輸協(xié)同以及大規(guī)模 XR 業(yè)務(wù)流同步傳輸?shù)陌l(fā)展。
2 5G 時(shí)代 XR 技術(shù)的發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢(shì)
2.1 XR 技術(shù)發(fā)展歷程
1990 年，錢學(xué)森提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以稱為靈境技術(shù)。1991 年出版的《鏡像世界》是元宇宙的技術(shù)源頭，1992 年出版的《雪崩》是元宇宙的文化源頭。之后，1999 年的《黑客帝國(guó)》與 2018 年的《頭號(hào)玩家》使觀眾對(duì)元宇宙概念的理解有了更深層次的認(rèn)識(shí)。2021 年， 的上市使元宇宙火爆全球。XR 設(shè)備是用戶進(jìn)入元宇宙的重要工具。正是在這樣背景下，XR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)在硬件側(cè)、軟件側(cè)、內(nèi)容及應(yīng)用側(cè)領(lǐng)域的突破性發(fā)展 [3]。影視特效早期的遮罩繪景（Matte ）技術(shù)是 XR 技術(shù)的前身，實(shí)時(shí)渲染引擎 和 的出現(xiàn)使虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建與調(diào)整成為可能，在電影領(lǐng)域發(fā)展成為虛擬制片，在電視領(lǐng)域是 AR、VS（ ）升級(jí)技術(shù)形態(tài)。基于 XR 技術(shù)支持的虛擬演播室系統(tǒng)，目前主要用于電影、電視拍攝等方面。XR 擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)虛擬制作系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)探索，會(huì)進(jìn)一步拓展廣播電視行業(yè)的發(fā)展。
2.2 XR 技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展
硬件設(shè)備是元宇宙世界構(gòu)建的基礎(chǔ)，也是用戶進(jìn)入與感知元宇宙世界的重要途徑。XR 技術(shù)的硬件設(shè)備包括微顯示器、GPU 芯片等零部件，XR 整機(jī)設(shè)備及交互設(shè)備等。軟件是搭建元宇宙場(chǎng)景與內(nèi)容的重要工具，用戶在元宇宙世界通過操作相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)元宇宙世界的改造與創(chuàng)造。XR 技術(shù)的軟件包括操作系統(tǒng)（ ，OS）、軟件開發(fā)工具包（ Kit，SDK）以及應(yīng)用程序編程接口（ ，API）等 。內(nèi)容與應(yīng)用側(cè)是 XR 技術(shù)的發(fā)展方向。XR 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用使游戲內(nèi)容不斷豐富，虛擬社交成為新的發(fā)展熱點(diǎn)。5G+ 線上直播在晚會(huì)、發(fā)布會(huì)、演唱會(huì)、電競(jìng)賽事等大型活動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用增多。在未來，XR 技術(shù)在工業(yè)制造、醫(yī)療健康、文教娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)逐漸深入。XR 技術(shù)與超高清視頻、5G、人工智能技術(shù)融合發(fā)展，會(huì)給諸多行業(yè)帶來新的變革與發(fā)展。
2.3 XR 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
中國(guó)、美國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)在政策與資本方面都給予了元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持，以蘋果、臉書、微軟、谷歌、華為、騰訊、字節(jié)跳動(dòng)為代表的科技企業(yè)也都在積極布局元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈。XR 作為元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈中的核心技術(shù)，隨著元宇宙產(chǎn)業(yè)的火爆，軟硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展。XR 技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用已初見成效游戲引擎中的api與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外傳媒公司、電影巨頭、廣播電視臺(tái)等也紛紛加大對(duì)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)虛擬制作系統(tǒng)的投入與研發(fā)。
XR 技術(shù)在廣播電視節(jié)目制作領(lǐng)域的應(yīng)用有顯著的優(yōu)勢(shì)：
第一，通過 XR 技術(shù)能夠?yàn)閷?dǎo)演和演員構(gòu)建更加逼真的場(chǎng)景，讓導(dǎo)演能夠根據(jù)環(huán)境準(zhǔn)確地運(yùn)用鏡頭語言，為導(dǎo)演提供創(chuàng)意與想法，帶給演員沉浸式的表演環(huán)境，讓演員能夠更加自然地表演與表達(dá)；
第二，使用 XR 技術(shù)構(gòu)建虛擬舞臺(tái)，擺脫了傳統(tǒng)舞臺(tái)在時(shí)間、空間領(lǐng)域的局限性，通過調(diào)整屏幕與燈光便可以切換各種舞臺(tái)效果，推動(dòng)了節(jié)目的創(chuàng)新；
第三，XR 技術(shù)的虛擬布景相比演播室實(shí)景布景減少了布景時(shí)間，提高了布景效率，實(shí)景布景時(shí)需要根據(jù)不同的情節(jié)進(jìn)行選景布景，XR 技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)布景節(jié)省了不同場(chǎng)景的布景時(shí)間與成本，提高了廣播電視節(jié)目制作效率，同時(shí)也減少了資源的浪費(fèi)；
第四，XR 技術(shù)在廣播電視節(jié)目制作過程中會(huì)產(chǎn)生大量虛擬場(chǎng)景背景，這對(duì)廣電單位而言是數(shù)字資產(chǎn)，也有助于廣電單位把握元宇宙的時(shí)代風(fēng)口，不斷發(fā)掘商業(yè)價(jià)值。
3 5G 時(shí)代 XR 技術(shù)在廣播電視節(jié)目制作中的應(yīng)用3.1 在文博類節(jié)目制作中的應(yīng)用
文博類廣播電視節(jié)目以傳統(tǒng)文化和歷史文物為主題、核心，具備豐富的表現(xiàn)形式，通過記錄、訪談、歌舞、情景劇等形式呈現(xiàn)。5G 時(shí)代 XR 技術(shù)的應(yīng)用，賦予了文博類廣播電視節(jié)目更為豐富的內(nèi)涵，使隱秘、晦澀的歷史故事場(chǎng)景化，帶給觀眾全方位的沉浸式體驗(yàn)，這也使得文博類節(jié)目受到年輕群體追捧。從近幾年大火的文博類節(jié)目可以看出，XR技術(shù)的應(yīng)用帶給了觀眾全新的視聽體驗(yàn)。
以河南衛(wèi)視“奇妙游”系列節(jié)目為例，通過 5G+AR+XR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)舞臺(tái)與虛擬場(chǎng)景特效的結(jié)合，《元宵奇妙游》《清明奇妙游》《端午奇妙游》《七夕奇妙游》《中秋奇妙游》《重陽奇妙游》等節(jié)目依托 5G 時(shí)代XR 等新技術(shù)，為觀眾帶來了超越現(xiàn)實(shí)的沉浸式體驗(yàn)，讓觀眾仿佛置身于傳統(tǒng)文化的場(chǎng)景之中，感受傳統(tǒng)文化的魅力。以中央廣播電視總臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱央視）綜合頻道《中國(guó)考古大會(huì)》節(jié)目為例，在主舞臺(tái)以外，技術(shù)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用 XR 技術(shù)打造了一個(gè)亦真亦幻的副舞臺(tái)，通過搭建 XR 屏幕、XR 渲染服務(wù)器實(shí)現(xiàn) XR 與 AR 虛擬制作融合，打造模擬考古探險(xiǎn)地面實(shí)景和空中虛擬景觀共同構(gòu)成的魔幻場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)實(shí)”——“考古進(jìn)行時(shí)”——“歷史事件發(fā)生時(shí)”三重時(shí)態(tài)的舞臺(tái)轉(zhuǎn)換，帶給觀眾沉浸式的考古體驗(yàn)。
在中央電視臺(tái)《中國(guó)詩詞大會(huì)》第六季中，XR 技術(shù)也有全面的應(yīng)用。演播室的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方面搭建了XR 屏幕，運(yùn)用 XR 場(chǎng)景拍攝，通過三塊屏幕映射組合構(gòu)建完整的 XR 場(chǎng)景，使現(xiàn)場(chǎng)主持人與嘉賓沉浸在神奇、多變的三維立體虛擬空間，也帶給觀眾更加沉浸式的節(jié)目視聽體驗(yàn)。
3.2 在綜合性文藝晚會(huì)節(jié)目制作中的應(yīng)用
春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)（以下簡(jiǎn)稱春晚）是最具代表性的綜合性文藝晚會(huì)，是全國(guó)人民乃至全球華人喜迎新春的文化盛會(huì)。電視節(jié)目與傳媒技術(shù)的創(chuàng)新，往往會(huì)在春晚有更加全面的體現(xiàn)，進(jìn)而推動(dòng)電視節(jié)目的新發(fā)展。2021 年，央視春晚實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)舞臺(tái)藝術(shù)與當(dāng)代數(shù)字藝術(shù)的完美融合，5G、XR 等信息技術(shù)在春晚舞臺(tái)上大放異彩，最具代表性的有機(jī)械裝置與大型高清顯像技術(shù)、XR 技術(shù)。
以創(chuàng)意節(jié)目《牛起來》為例，通過應(yīng)用 XR 技術(shù)，結(jié)合物體跟隨空間定位技術(shù)和 AI 動(dòng)作捕捉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)王一博和關(guān)曉彤與劉德華的異地節(jié)目錄制，讓演員能夠在現(xiàn)實(shí)情境中與虛擬元素互動(dòng)表演，最終通過云端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的交互，最終向觀眾呈現(xiàn)難分真假的視覺體驗(yàn)。
以武術(shù)節(jié)目《天地英雄》為例，呈現(xiàn)在觀眾面前的是甄子丹與吳京在山川、河流、湖泊中的武術(shù)表演，這是通過 XR 技術(shù)以裸眼3D+AR+ 直播形式，將虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相結(jié)合，為觀眾提供絢麗多變的沉浸式舞臺(tái)效果。《牛起來》《莫吉托》《時(shí)代感》《燈火里的中國(guó)》等節(jié)目都有融合 5G、XR 等技術(shù)，再結(jié)合數(shù)字化處理、三維模型、遠(yuǎn)程移植等制作方法，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的融合，拓寬了舞臺(tái)表演的時(shí)間與空間邊界，將境外、異地表演與春晚現(xiàn)場(chǎng)呈現(xiàn)無縫銜接，帶給觀眾全新的光影交互視聽體驗(yàn)。
3.3 在新聞節(jié)目制作中的應(yīng)用
5G 時(shí)代，XR 技術(shù)在新聞節(jié)目制作中的應(yīng)用有助于打造 5G 沉浸式新聞，如在 2022 年兩會(huì)期間，新聞制作人員運(yùn)用 XR 技術(shù)打造了《XR 看報(bào)告：繪景未來》《XR 熱點(diǎn)播報(bào)“兩會(huì)‘議事界’”》等產(chǎn)品。利用 5G 網(wǎng)絡(luò)低延時(shí)、高可靠、大寬帶的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)智能化高精度摳像，結(jié)合 XR 技術(shù)，將處在不同真實(shí)場(chǎng)景的主持人與人大代表融合在一個(gè)場(chǎng)景之中，通過虛擬演播廳打破了時(shí)間與空間的局限，將以往的隔空采訪與隔空對(duì)話轉(zhuǎn)變成“面對(duì)面”交流，使新聞節(jié)目的效果更加真實(shí)。
另外，運(yùn)用 XR 技術(shù)打造的首個(gè)天地融屏訪談節(jié)目《王亞平代表在太空講述履職故事》，王亞平在接受新華社記者專訪時(shí)身處距地面 400 km 的太空，新華社通過新立方智能化演播室、虛擬空間、XR 技術(shù)等打破了時(shí)空限制，使主持人“在”中國(guó)空間站與王亞平一起完成跨時(shí)空對(duì)話，帶給觀眾沉浸式的體驗(yàn)，讓觀眾也能夠仿佛置身太空之中，跟隨王亞平遨游太空。
4 結(jié) 語
5G 以低延時(shí)、高可靠、大寬帶特點(diǎn)為 XR 技術(shù)在廣播電視節(jié)目制作中的應(yīng)用提供了通信技術(shù)支持。XR 技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用會(huì)推動(dòng)廣電 5G 典型應(yīng)用的發(fā)展。5G 時(shí)代，XR 技術(shù)在文博類節(jié)目、文藝晚會(huì)節(jié)目、新聞節(jié)目等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸深入游戲引擎中的api與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，需要在大屏幕的選擇、匹配與場(chǎng)景布局設(shè)計(jì)，燈光系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)與大屏系統(tǒng)的調(diào)校，傳感追蹤定位系統(tǒng)、多機(jī)位拍攝、虛擬引擎渲染系統(tǒng)等領(lǐng)域不斷改進(jìn)與完善，推動(dòng) XR 產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈、創(chuàng)新鏈三鏈融合發(fā)展，推動(dòng) XR 技術(shù)與廣播電視領(lǐng)域的深度融合。
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