來 洋 （杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310018）

試析虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的運(yùn)用

來 洋 （杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310018）

目前隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，許多新的教學(xué)手段和技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中去，提高了教學(xué)效果。虛擬演播室系統(tǒng)作為一個高性能、多功能的穩(wěn)定的系統(tǒng)，也逐漸在高校教學(xué)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，為實(shí)踐教學(xué)帶來了新的教學(xué)手段。在本文的研究中，從虛擬演播室技術(shù)運(yùn)行的基本原理開始，進(jìn)一步分析虛擬演播室對于高職院校的教學(xué)工作具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，進(jìn)而對虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)工作中的具體推廣和使用情況進(jìn)行分析。

虛擬演播室技術(shù)；高職院校；應(yīng)用

虛擬演播室的構(gòu)成要素主要有：攝像機(jī)、計算機(jī)主機(jī)和軟件系統(tǒng)、圖形發(fā)生器、音頻切換臺，可以說虛擬演播室是一個完整的系統(tǒng)，虛擬演播室技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中能夠突破教學(xué)場地、資金等的局限，給教學(xué)工作帶了深刻的變革，其實(shí)用的功能、簡便的操作使其靈活地應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，發(fā)揮其在教學(xué)中的優(yōu)勢，有助于教學(xué)工作效率、質(zhì)量的提升。

一、虛擬演播室技術(shù)簡介

虛擬演播室在運(yùn)行過程中，由多個部分組成，例如計算機(jī)軟件和主機(jī)以及攝像跟蹤等，在傳統(tǒng)的色鍵摳像技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新形成了功能更加強(qiáng)大的虛擬演播室技術(shù)。通過虛擬演播室系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)制作的虛擬場景與實(shí)際人物活動圖像的完美結(jié)合，人物的動作與制作出的虛擬背景進(jìn)行同步變化，前景與背景協(xié)調(diào)、真實(shí)地結(jié)合在一起。其中，前景攝像機(jī)所拍攝的視頻通過視頻延時器和攝像機(jī)跟蹤控制模塊輸出，前者能確保前景信號與虛擬背景的同步，后者獲取攝像機(jī)的運(yùn)動參數(shù)。攝像機(jī)運(yùn)動參數(shù)能夠控制所制作出來的虛擬場景變化情況，最后在色鍵器的作用下使其和前景信號合成輸出。

攝像機(jī)跟蹤器、虛擬場景生成器以及視頻合成共同構(gòu)成了虛擬演播室系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理如下：虛擬場景經(jīng)過系統(tǒng)的渲染操作后，再經(jīng)過CPU對其進(jìn)行一定的處理，矢量圖形文件經(jīng)三維建模器生成后，渲染核心的圖形處理流水線會收到這些矢量圖形文件的代表場景三維物體模型的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，包含頂點(diǎn)坐標(biāo)、紋理坐標(biāo)、顏色等。這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)會經(jīng)過渲染核心的變換坐標(biāo)、平移縮放等處理，場景中的光源也會經(jīng)過渲染核心的點(diǎn)光源、單方向光源處理，此時頂點(diǎn)坐標(biāo)成為了具有光源效果的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)。之后是資料的剪裁以及三角形設(shè)置和光柵化處理，即去除視場外的無用資料，通過定點(diǎn)構(gòu)建成多個三角形，并在三角形內(nèi)用像素填充。緊接著處理場景中的多紋理和場景中的光照和陰影，最后即實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)圖形的輸出。

二、虛擬演播室在高職院校教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢

1.教學(xué)中的干擾因素少

虛擬教學(xué)消除了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中存在的眾多干擾因素，不存在噪音影響以及聲音傳播衰減等問題，虛擬演播室在室內(nèi)工作，外界環(huán)境對其干擾作用較小，而且其具備的擴(kuò)音系統(tǒng)能夠確保聲音的及時、有效傳播。虛擬演播室所創(chuàng)設(shè)的三圍場景幾乎不受限制，場景、布局、道具、動畫等設(shè)定十分自由，突破諸多因素的限制，創(chuàng)設(shè)靈活多變、充滿想象力的場景。

2.便于教學(xué)設(shè)備的準(zhǔn)備

虛擬演播室在運(yùn)行過程中，空間要求非常低，只需要很小的有效空間，即可為觀眾創(chuàng)造出無限大演播空間，通過計算機(jī)來調(diào)整虛擬演播室的大小，攝像機(jī)可拍攝到比實(shí)際面積更大的區(qū)域，能夠完成各種景別的透視關(guān)系并進(jìn)行合成，從視覺角度，能夠?qū)崿F(xiàn)視野的拓展。通過虛擬演播室技術(shù)可以為學(xué)生展示各種實(shí)踐細(xì)節(jié)，提高學(xué)生興趣的同時，極大地提高了教學(xué)的質(zhì)量和效率。

3.節(jié)約資金，省時省力

虛擬演播室的場景制作過程十分簡單，通過已有的三維動畫軟件來制作出生動逼真的三維場景，節(jié)省了布景搭建費(fèi)用、設(shè)備購買和維修費(fèi)用等，節(jié)省了大量的資金投入，而且場景可以重復(fù)循環(huán)使用，不需要額外人力和物力的投入，而展現(xiàn)出豐富多彩的視頻畫面，為教學(xué)設(shè)計創(chuàng)意提供了便利。

4.抽象知識具象化，提高學(xué)生積極性

通過虛擬演播系統(tǒng)，教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要來設(shè)計出滿足教學(xué)需要的三圍虛擬空間，充分發(fā)揮教師的想象力和創(chuàng)造力，借助VRML虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言來創(chuàng)建動態(tài)的虛擬世界，還可以通過控制腳本來改變空間效果。教學(xué)時，通過多變的虛擬場景突破普通教師的時空限制，創(chuàng)建豐富多彩的教學(xué)情境，可以將一些抽象的理論知識、公式、定義等用圖形和虛擬場景的形勢展現(xiàn)出來，活躍教學(xué)氛圍，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的想象力，促進(jìn)學(xué)生思考，從而達(dá)到理解和掌握所學(xué)知識的目的。

三、虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的運(yùn)用

1.虛擬演播室技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用

在廣大高職院校的遠(yuǎn)程教學(xué)工作中，能夠通過虛擬出席的方式，將不再相同地點(diǎn)的演播室中的展示內(nèi)容與本地演播室的場景進(jìn)行融合，通過虛擬技術(shù)將二者融合到相同的場景中，兩人進(jìn)行的虛擬場景中的面對面對話，增強(qiáng)學(xué)生的現(xiàn)場感和參與感，遠(yuǎn)程教學(xué)不僅節(jié)約時間和費(fèi)用，還加少了旅途勞累，提高制作效率。

2.虛擬演播室技術(shù)在實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)中的應(yīng)用

目前基于環(huán)境虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域得到應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬演播室系統(tǒng)能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)和仿真的實(shí)習(xí)環(huán)境，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的實(shí)驗(yàn)背景，場景不受實(shí)驗(yàn)條件的約束，有助于師生間的交流探討，推進(jìn)廣大高職院校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果的提高，并促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中實(shí)踐能力的提升。

3.虛擬演播室技術(shù)在教材制作中的應(yīng)用

虛擬演播室技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助高職院校在教學(xué)工作中提供各種各樣的教材制作方式，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)域，讓學(xué)生接觸到更大范圍內(nèi)的知識，例如利用虛擬大屏幕顯示效果等制作精品課程教學(xué)音像教材、利用虛擬技術(shù)完成實(shí)驗(yàn)操作等，取得良好的教學(xué)效果。

虛擬演播室技術(shù)在高職院校教學(xué)中的應(yīng)用有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，是未來教學(xué)的發(fā)展方向，在未來高職院校的教學(xué)工作中，計算機(jī)技術(shù)和三維圖像軟件的開發(fā)，能夠進(jìn)一步優(yōu)化虛擬演播室系統(tǒng)的運(yùn)行效果，從而獲得虛擬演播技術(shù)更高水平的突破，增強(qiáng)該技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用，提高高職院校教學(xué)質(zhì)量。

[1]栗曦坤，劉佳勛.基于虛擬演播室的教學(xué)模式研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011.

[2]呂貴香，鐘慶.虛擬演播室在鹽城教學(xué)電視節(jié)目中的應(yīng)用[J].教育技術(shù)導(dǎo)刊，2007（12）.

來洋（1987—），男，浙江杭州人，工作單位：杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職務(wù)：教師，研究方向：動畫設(shè)計。

*本文為2015年杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研課題《校園虛擬演播室節(jié)目制作解決方案與關(guān)鍵技術(shù)》（ky201528）的研究成果