基于互动体验的电视视觉语言研究＊—— 以增强现实技术原理为例

王军WANG Jun 周春月 ZHOU Chunyue

武汉理工大学 ,武汉430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan）

基于互动体验的电视视觉语言研究＊
—— 以增强现实技术原理为例

王军WANG Jun 周春月 ZHOU Chunyue

武汉理工大学 ,武汉430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan）

近年来，随着移动互联网的深度渗透，线上的人口红利正逐步缩减，增强现实技术的迅速发展让大众看到了新一代流量和场景入口。多媒体互动项目的迅速兴起，使数字科技与艺术设计的融合逐渐形成一种新趋势。这二者之间的完美结合不仅带来了无限可能，为电视节目制作提供了文化延伸以及重新思考创作的机会。在介绍增强现实技术原理的基础上，对其发展现状和应用范围进行了初步探讨。同时，列举了当前电视媒体中利用此项技术原理的实际案例，继而分析了该技术基于视听互动体验的内在规律，强调其对于丰富电视视觉语言的重要性，最后从宏观角度上预测了今后的发展动态与趋势，倡议电视节目以“三方互动”的传播方式来突破原有的时空限制。

增强现实；电视节目；互动体验

一、引言

由于互动装置设计的兴起，新媒体及互联网的全面覆盖，大众已经不再处于被动接受信息的地位。传统电视行业正逐渐改变原本的传播方式，相继采用新技术进行节目转型。近年来，增强现实技术与虚拟现实技术备受关注。客观来说，增强现实技术是虚拟现实技术的分支，但目前增强现实技术的搜索量甚至已超过虚拟现实[1]。这二者之间的基础构成较为相似，但与虚拟现实技术不同的是，增强现实技术是基于现实感官世界之上延伸出的虚拟空间[2]，较注重交互体验，适用范围更广，实现了虚实结合的效果，其在现场直播节目中的精彩展示更是让人过目难忘。目前虚拟现实技术在各个领域中的应用已相当普遍，但由于其所需研究仪器及应用设备的高成本造成了目前的发展瓶颈，因此越来越多的研究开始转向增强现实技术。

早在电视数字化之前，电视节目制作环境就已出现了许多与计算机图形学结合的数字处理技术，例如节目片头的设计、剪辑润饰系统的运用、虚拟人物与场景的构建等等。毋庸置疑，计算机处理技术能够丰富电视节目的表现形式，从而吸引观众、提高收视率、扩大社会效应。由此，增强现实技术的出现对电视行业造成了深刻影响，不同于传统平面化的表现手法，其对于电视节目的创新性、观赏性以及艺术性都起到了不容小觑的作用。

二、增强现实技术概述

1．增强现实技术原理简介

增强现实（Augmented reality，也称为扩增现实）的概念最早是由Tom Caudell于1992年提出，与其相关的技术却可追溯至1965年由哈佛大学教授Ivan Sutherland发明的光学透视头盔显示器（见图1）。

图1 世界上第一台光学透视头盔显示器

这是一种集数字信息合成、图像识别及视点跟踪等多方面于一体的新型人机交互技术。主要利用计算机处理技术，实时计算摄像机位置及角度，并通过图形图像合成，将虚拟物件标识呈现至现实世界中，营造出一个感官效果逼真的新环境，是虚拟与现实相互结合的产物。它将计算机技术与现实世界相互补充、叠加并渲染至显示设备以达到实时交互的目的。

该技术是由计算机产生的视听感官输入，例如图形、视频等，具有信息集成、即时互动、情感构想等方面的特征。其技术支撑主要来源于三维建模、实时视频显示及控制、实时跟踪及注册、场景融合等[3]，目前尚缺乏统一的技术基准。从显示方式层面上看，分为视觉透视、显示器显示、数字化桌面及智能眼镜等等。

2．增强现实技术的发展现状

增强现实技术发展至今已有二十余年，国内外都对其进行了长时间探索与实验，但由于硬件技术的限制以及应用设备的高昂价格，导致其并未有突破性进展。但近年来，计算机图形学突破以往的技术限制，使增强现实技术取得了相当可观的进步，在各大领域内蓬勃发展。目前已逐渐在科学、艺术、娱乐等方面兴起，并且在产品展示、医疗服务、教育研究等方面都有了一些较为成熟的应用。

从新媒体联盟（NMC）2011年《地平线报告》①中可看出，增强现实技术的实际应用最早出现于2005年，之后在2010年及2011年都提到了该项技术的持续影响[4]。增强现实技术的发展前景也正体现在其市场估值上，国际投资机构Digi-Capital②给出一组数据：到2020年，增强现实及虚拟现实行业的总收入将达到惊人的1200亿美元，并认为增强现实会吸引更多大众市场[5]。同时，在国际市场调研机构RnR Market Research《2016-2020年全球及中国虚拟现实（VR）和增强现实（AR）行业研究报告》中也预测了增强现实产业于全球范围内的市场规模（见表1）。

表1 2016-2020年全球VR/AR市场规模预测趋势

从图表中不难得出结论，从2018年开始，增强现实市场收入将会超过虚拟现实产业。的确，虚拟现实营造的是“全封闭”式体验，互动性受到极大限制，容易影响到使用者的感官体验。但增强现实技术的延展性较强，在各个领域内都能够根据当时环境进行应用，发展前景较好。不仅如此，该报告还指出，电视、汽车、时尚、医疗以及零售行业对增强现实应用的需求也将呈快速增长趋势，可见增强现实技术蕴含的市场价值十分可观[6]。

如今，增强现实技术在国外正处于蓬勃发展期，在虚拟演播室、教育研究、医疗服务等方面都已具备了较为成熟的应用和对应设备。反观国内，增强现实技术的应用尚处于萌芽阶段，多数产品还处于概念阶段，并未研发出实际仪器设备，相关公司也仅处于观望阶段，消费级市场几乎空白。

三、增强现实技术在当前电视媒体中的应用

电视的出现改变了人们生活习惯，甚至已经成为每个家庭的生活必需品，可认为是二十世纪最强大的传播媒介。而电视的功能也不仅仅体现在娱乐宣传方面，更是文化传播及价值观念的风向标。如今，新媒体的出现对传统电视行业造成了巨大的冲击，互联网的日益强大使受众更加注重视觉感官上的交互体验。由此，新技术便应运而生。

近年来，增强现实技术与电视节目的融合，正逐渐渗透到大众实际生活中，改变着原有的生产实践方式。其不仅能够展现真实世界的信息，而且能同时显示虚拟标识，以数字信息增强物理世界，能够使体验者在自身所熟悉的环境中扩大交流范围与方式，营造一个身临其境的新世界[7]。随着计算机运算能力的大幅度提升，增强现实的用途将会越来越广。如今大多电视节目制作逐渐引入该技术，以此丰富电视节目中的视觉语言。在增强现实技术出现以前，大多数电视节目都是以实际拍摄为主，以荧幕虚拟特效为辅。在资讯传达过程中，实际拍摄在字幕制作、画面捕捉等方面都会受到很大程度的限制，且视觉感受相对来说较为枯燥乏味。新技术的出现使画面形式更加丰富多彩，为电视媒体的视觉呈现方式营造了更广阔的提升空间。

一些简单的增强现实技术早已广泛应用，如虚拟演播室。自1994年国际广播电视年会（IBC）首次展出虚拟摄影棚系统后，此项创新技术便大大提升了电视节目制作的潜力，改变了仅有真实影像的传统环境，使得电视节目制作形成了完整的数字化媒体环境。这种新环境，无论是对技术开发人员还是对节目制作人员等相关从业者来说，都极具吸引力，同时也将电视行业带入了一个崭新的阶段。如美国NBC-4-NEWS天气预报栏目，以增强现实技术显示了一天之内的气温变化（见图2），画面中左侧装置便是实时合成的虚拟物件[8]。

图2 美国NBC4天气预报播放画面③

不仅是虚拟演播室，增强现实技术在演唱会直播上也早已被应用。日本网络虚拟歌手“初音未来”原本是Crypton Future Media开发的音源库，但利用增强现实延伸出的全息投影技术甚至举办了演唱会，成为“人气歌手”。这种超前的现场舞台效果能够有效地带动观众，实现传统演出无法达到的互动效果（见图3）。

图3 虚拟歌手“初音未来”演唱会现场画面③

中国从2004年开始，增强现实技术便在大型晚会及赛事直播等节目中得到应用。例如CCTV-5播出的《豪门盛宴》[9]，电视屏幕上所显示的球星立体人像和虚拟足球场，以及最后比分的出现形式，便是利用增强现实技术实现的（见图4）。

图4 CCTV-5《豪门盛宴》节目画面③

同时，在央视蛇年春节联欢晚会上，节目《十二生肖》也充分运用了增强现实技术，增添更多视觉内容。在歌手演唱歌曲的同时，屏幕上出现十二生肖的剪纸图样符号，让电视机前观众不禁眼前一亮。但实际上，坐在现场的观众只能看到表演者与荧幕上的视频图像，这便是增强现实技术营造的即时特效（见图5）。

图5 央视蛇年春晚歌舞节目《十二生肖》直播画面③

四、增强现实技术对电视视觉语言的丰富

一般来说，观众认为不使用任何剪辑润饰手段而出现在同一时空的完整画面才可谓“真实”，但在电视节目制作的过程中，时空隔离肯定是无法避免的问题。而增强现实技术在视觉感官上却可以完成整合时空的效果。

在2016年巴西奥运会闭幕式暨2020东京奥运会开幕式宣传片的直播中，出现了众多运动场景的图案，便是将增强现实特效中的数字虚拟信息在电视画面中实时呈现，使电视观众认为这是真实存在的事物。但事实上，现场观众无法观看到特效画面，只有在电视直播节目中才能观赏到（见图6）。

图6 东京奥运会宣传开幕式现场画面③

以CCTV蛇年2013春晚歌舞节目《剪花花》为例[10]。节目第一个画面便是两位表演者旁出现了一个微笑的“雪人”。众所周知，由于实际温度的限制，将实物“雪人”放置于演播室内不太现实，于是便将3D建模创造出的虚拟“雪人”投射至显示设备上，不仅更加生动活泼、栩栩如生，也更加突出了节目的氛围，凸显出了增强现实技术的优势所在。随后出现了各式各样的红绳和窗花营造了一个美轮美奂立体空间，让人叹为观止，形成了强烈的视觉冲击（见图7）。

图7 2013春晚直播节目《剪花花》画面③

实际上，现场观众和电视观众所看到的画面完全不同，现场并不能欣赏到这些立体元素，仅仅只能看到舞台大屏幕上的视频及图像。该节目中主要表现的剪纸，作为我国优秀的民间艺术，成功唤起了大众对以往新年的“回忆”，让人过目难忘。

从平面到立体、从黑白到彩色、从无线到有线，新技术在电视媒体中能改变原有的传播状态，或降低成本，或使用更加便捷，或内容更加丰富。科技发展的结果必将促进媒体的多元化应用。毋庸置疑，增强现实技术是电视节目实现转型、创新的重要手段和机遇，在之后的发展过程中，随着数字化高质量影像设备的普及，视频信息的获取较之前更加简易，人们对于数字特效画面的需求也将会逐渐扩增。而电视作为传统媒介平台之一，其显示局限性也正随着该技术的应用而逐步消失，使节目的多元化传播成为可能，在提升整个行业影响力的同时，更是促进了行业经济的飞速发展。随着软件层面的提升以及人工智能的应用，增强现实将由现阶段的“感知”进化为“认知”，真正面向千变万化的真实拍摄场景，做到选择性信息化增强，降低电视节目技术应用的时间成本及制作成本，实现高效认知和交互。

五、当前电视节目制作中存在的主要问题

以往国内的文化展览及电视节目都是以视频、图片及文字解说为主，形式较为刻板，缺乏吸引力。如今越来越多的从业者都开始意识到，电视节目如果想突破线上多媒体带来的巨大冲击，节目创新更需要在内容和品质、文化性和故事性上下功夫。增强现实技术可以通过色彩、造型、表现手法等多方面展现中华民族文化及传统元素。但当前市场却鱼龙混杂，存在着许多“怪圈”。

1．花费较高，短期内无法普及

目前增强现实仅适用于大型直播赛事或演出晚会等。一套成熟的增强现实技术体系必须具备高质量设备，其投入成本相当之高，往往需要几十台甚至更多的高清摄影机和配套的硬件设备。而作为一个完整节目，增强现实技术只是其中一个组成部分，节目的舞美设计才是重中之重，包括表演者的服装、舞台装饰等，价格也十分昂贵。国内电视台所掌握的资源水平参差不齐，有些甚至连符合基本要求的硬件设备都不具备。

2．许多电视节目缺少文化内涵

学校坚持“立路标，树榜样，培养社会主义事业可靠接班人与育人相融合”、“发挥重点学科优势，育人与学科建设相融合”、“以情感教育、心理健康教育与育人相融合”，将学生骨干日常思想政治教育工作与学校国家级优秀教学团队、省部级高校创新团队的建设相融合，开展综合素质培养、职业能力提升等系列活动，形成学生骨干培养与创新人才培养模式的互动机制；将国家级重点学科、国家社科基金项目等高层次教学科研平台与育人融合，组织广大学生骨干积极参与各类科研项目立项、课题调研等，提高学生骨干的学术科研水平。

目前国内电视台的许多娱乐节目仅将此作为“点缀”，或用来“标榜”前卫事物的手段，对于新技术的运用生搬硬套。一些电视节目在其宣传与发行过程中，大肆宣传“高科技”、“新技术”，实则哗众取宠。电视节目的创作应当兼顾文化美及技术美，实现二者之间的有效结合。但如今快节奏的生活和模式化的生产方式却使得节目越来越快餐、千人一面，注重文化内涵的优秀作品越来越少。

3．相关研究及应用尚处于起步阶段

即使近年来政府给予了高度重视，并且为之制定了相关研究发展计划和奖励扶持政策，但与其他发达国家相比，国内增强现实技术产业起步较晚，还无法形成完整的技术开发体系，专业人才储备不足。主要研究内容和层面还停留在2D图像识别技术，多运用于静态、非即时性元素，无法适配到更高端、更复杂的实时场景中去。

六、对于电视节目制作发展趋势的设想

1．收视与互动的全方位实现

人与人之间的联系是必不可少的，因此电视节目制作中应当更注重“交互”。通过增强现实技术的应用，传统节目可以与电视观众之间建立一种更直观、更高效的“对话”。在目前各大电视节目中，也有许多与电视观众互动的环节，但大多数都是以短信、电话或者扫描二维码等形式，不太吸引观众。网络视频及移动端的多元化已经蚕食了传统电视的市场，如若随着技术的进步，电视节目可以同现在流行的网络直播一样进行实时互动，借此提高交互性和娱乐性，那么收视率必将会极大地提高。2016年，创维公司发布了国内首款“AR”智能电视S9D，通过连接摄像头以及USB数据线，便让用户在熟悉的传统电视界面中享受到前所未有的感官体验。相信在不久的将来，通过电视子屏幕或手势指令与直播节目进行“交流”的大胆设想也将会成为现实。对于传统电视行业来说，这无疑是一个重大机遇。

2．电视节目的核心本质

新媒体对传统电视行业造成了不可避免的冲击，但电视作为大众传媒在市场上依旧有着不可动摇的地位。行业的转型不能仅仅依靠技术革新，技术手段仅仅只是辅助工具而非关键所在，其在一定程度上丰富了电视视觉效果，但如果不能与内容有效结合，仍将无法长久地持续发展下去。应当对技术手段进行更加理性的选择，或改进、或指引[11]，使其按照受众者的感知和需求进行节目的编排与创作。还要充分结合民族特色与普世意义，升华节目的文化内涵，消除审美感知及技术表现带来的距离感。从政府的角度来说，也应当鼓励各电视台利用新技术进行创新，从而完善产业链的构建。

七、结语

建立在多方互动体验基础上的电视节目，是目前传统电视市场中较为创新和前沿的命题，增强现实技术基于现实又高于现实，必然会带来一场巨大的变革。一方面，随着计算机图形学的进步和软硬件的快速发展，必将实现直播节目、现场观众以及电视观众的“三方互动”，无论是大型赛事或者娱乐晚会，都能够在电视媒介的传播中，呈现出平面视觉的立体化，形成收视与互动的全方位实现。另一方面，电视行业若要形成可持续发展，保持长久的经济效益，从业者还要在内容上不断创新，在电视节目的实际创作尤其是前期策划中，要充分考虑文化环境及美学意蕴，更加丰富且有效地运用电视视觉语言，由此带动文化产业升级，提升中国文化生产力及影响力。希望结合当下的成果与资源，为以电视为代表的传统大众传媒的发展提供新的思路。

注释

① 《地平线报告》是由新媒体联盟发表的，由地平线项目顾问委员会，通过Delphi迭代研究方法，最终确定出未来一到五年之间，可能在教育中普及应用并成为主流的六项新兴技术，探讨了其在教育领域的潜在影响和在教学、学习和创造性探究中的应用，以及在该时间段内可能会改变现有教育的挑战和趋势，并按照今后五年里可能会对教育产生影响的意义程度对这些趋势进行了排序。每年一月份，新媒体联盟出版的地平线报告就被翻译成多种语言，在全球70多个国家和地区发行，估计有超过60万的读者.

② Digi-capital是一家国际投资银行服务公司，Tim Merel为其创始人。这是一家专注于全球的游戏行业的服务投行，帮助游戏公司融资并购.

③ 图片来源：优酷网视频截图.

[1]施一宁,刘越,李作林.增强现实系统在教育教学方面的应用与研究[C]//.周明全.第七届图像图形技术与应用学术会议论文集.北京:中国传媒大学出版社, 2012:60-68.

[2]徐丽芳,池呈,张琦.基于增强现实技术的教育游戏研究[J].湘潭大学学报(哲学社会科学版),2015,39(2): 120-123.

[3]丰艳.增强现实系统虚实无缝融合相关问题研究[M].上海:上海大学出版社,2011:23.

[4]陈娜.2011年地平线报告:未来五年改变教育的六大技术[J].上海教育,2011(C2):8-22.

[5]众筹家.AR行业研究报告[EB/OL].（2016-9-19）[2017-3-11].http://www.zhongchoujia.com/article/20595. html.

[6]199IT中文互联网数据资讯中心.Manatt Digital Media:2015年Q2虚拟现实(VR)和增强现实(AR)研究报告[EB/OL].（2015-10-17）[2017-3-11].http:// www.199it.com/archives/395035.html.

[7]张洪波.增强现实技术在教学中的应用研究[D].郑州:河南大学,2012:9-11.

[8]吴帆,张亮.增强现实技术原理及其在电视中的应用[J].电视技术,2013,37(2):40-47.

[9]姚皓韵,李培铣.增强现实技术对电视视觉语言的丰富[J].现代传播,2012,39(9):149-150.

[10]王国强.“增强现实”成电视晚会新宠[N].北京日报,2013-2-17(4).

[11]保罗•莱文森.数字麦克卢汉[M].何道宽,译.北京:社会科学文献出版社,2001:287.

（责任编辑 曾琎）

Study on Interactive Experiential TV Visual Language：Taking the AR Principle as an Example

In recent years, with the popularization of the internet, online demographic dividend has been gradually reduced. People can see a new generation of data and scene because of the rapid development of augmented reality. The multimedia interaction is developing by leaps and bounds. It is shown that the integration of digital technology and art design has become a new trend. It provides endless possibilities with the combination of the two things, but also culture extension and chances or rethinking and recreating. Based on it, this paper introduces the principle of augmented reality in details, and it discusses the present status. At the same time, cases of current domestic television programs designing are analyzed. It emphasizes the importance of enriching the television program. In the end, it analyses the predictio ns of its developments and trends in macro view, the article advocates a kind of“ripartite interaction”which can break the limitation of space-time.

augmented reality；TV program；interactive experience

J0

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2017.02.013（0073-07）

2017-03-11

武汉理工大学自主创新研究基金项目（2015V1058）。

王军，武汉理工大学艺术与设计学院副教授，博士；周春月，武汉理工大学艺术与设计学院硕士生。