近年來，XR“Extended Reality”作為一個全新的技術，可實現實時三維渲染，呈現全沉浸、更為逼真的視覺效果，為影視制作帶來無限可能。X既代表了拓展 “Xtended”，又代表了未知變量(x)。它包含了虛擬現實（VR），增強現實(AR)以及混合現實(MR)等概念。XR技術可謂是內容產業在表現力及創新性上的一場革命。
一．XR工作原理
XR涵蓋了實現虛擬現實、混合現實、增強現實、影像現實和其他現實的硬件、軟件、方法和體驗，能夠將物理世界與數字媒體融為一體，創造出真實世界的虛擬感覺以及虛擬世界中的真實感覺。其技術框架包括由LED顯示屏組成的拍攝場地、攝像機、物體位置追蹤與定位技術、實時圖形渲染引擎（AR技術）等幾大元素組成，最后將組合的內容傳輸顯示屏幕前，就成為炫酷的逼真的XR場景。其工作流程如圖1所示。
圖1 XR制作流程
XR場景的實現，首先將虛擬環境傳輸至現場的LED顯示屏，采用物體位置追蹤與定位技術對物體進行跟蹤拍攝，并將素材傳回至實時渲染引擎。與此同時，用本地化運行邏輯運算進行人物手勢分析及圖形渲染，輸出立體的逼真的AR內容與拍攝素材交互呈現，而在屏幕前呈現的內容就是XR場景。簡單的說，XR場景就是基于現實場景，與后臺炫酷的AR內容進行結合交互而來的，具有非常強的視覺沖擊力和沉浸感，不僅為拍攝帶來便利，同時也為觀眾呈現裸眼3D的效果。
在XR虛擬制作中，可以劃分成MR和AR兩個層面。 MR層面的工作流程：首先通過快速且精準的攝像機追蹤系統，以極低的延遲為代價，在虛擬系統中完整模擬真實攝像機的實時位姿和鏡頭參數，并將這些信息傳遞給渲染引擎，從而計算出正確的畫面并回傳。與此同時，LED屏幕可以將大部分拍攝內容顯示在背景上，將畫面以正確的透視關系呈現出來，并且和真實世界的人物和事物疊加在一起進行拍攝。
AR層面的內容，以同樣的方式，疊加在整個畫面的最前層，從而實現“現實層”，也就是剛才提到的真實人物和事物，同時疊加LED，也就是MR中的“后景”，以及AR中的“前景”的效果。并組合成完整的畫面。
以一幀畫面的生成為例，流程如下：
1.攝像機追蹤：把攝像機的各個參數回傳到大屏及虛擬渲染引擎。
2.大屏渲染引擎收到這一幀畫面以后，由于系統內部已經有了LED的精準模型，會根據攝像機的透視關系，把MR的部分輸出給LED屏幕。
3.LED屏幕顯示出經過透視映射后的這一幀畫面之后，真實的攝像機會拍攝到“連同屏幕區域內的人物和事物”的一幀畫面，并把拍攝的一幀發送回虛擬引擎。
4.虛擬引擎收到了拍攝的這一幀，形成一整幀16:9的畫面。同時再在上面貼合AR畫面，并最終輸出。
5.這一整幀畫面終于呈現在團隊和觀眾眼前。
二．XR場景應用初探
為了更直觀的感受XR技術在電視演播廳的應用，我臺搭建了一個占地僅約10平米的屏幕場景，做了一些不同類型節目的應用：
1．XR演唱會
受疫情影響，歌手有時候無法舉辦大規模人群聚集的演唱會，利用XR虛擬演播室，他們可以舉辦線上演唱會。
比如運用XR技術打造出一個“異空間”，將虛擬場景與音樂中的情緒相結合。歌手置身在虛擬世界中，隨著歌曲表露的情緒來控制虛擬場景的變化，讓觀眾能夠更多地產生共情，從而沉浸在表演中。
圖2 XR技術打造出一個“異空間”
同時XR虛擬演播室，可以在有限的空間，營造出無限空間的舞臺。利用XR技術打造出豐富的場景與人物進行交互，前景與背景搭配層次分明。通過攝像機的推拉搖移，營造出一個自然而有強烈沉浸感的無限舞臺。
圖3 XR演唱會沉浸式舞臺
2．XR專題欄目
XR虛擬演播室，可以根據各類節目在虛擬視覺、節目內容等方面的需求，結合XR技術的特點和優勢，設計相應的虛擬三維空間。
中景為現場主持人畫面，前景為AR元素的全方位立體化的電視端畫面呈現，打造了一個無限延展的三維立體 空間。
太空科普類欄目中，設計一個三維立體的宇宙空間，主持人漫步太空，信手解說。宇宙空間根據主持人的解說，相應的變化，形象生動。
圖4 利用XR設計一個三維立體的宇宙空間
軍事題材類欄目，設計一個蘊含軍事元素的三維立體的演播室。演播室右側模擬落地窗，實時呈現戰地城市風貌，營造現場演播室的錯覺。中間為背景大屏，展示特定戰斗畫面或者軍事裝備。大屏四周鑲嵌若干小屏，循環播放軍事元素的畫面，烘托緊張、刺激的氛圍。解說過程中，坦克從屏幕中央行駛到演播室，讓觀眾仿佛身臨其境。
圖5 XR技術讓坦克從屏幕中央行駛到演播室
在少兒類欄目中，設計一個顏色鮮艷，風格活潑三維游樂園。主持人、小朋友以及三維卡通人物，在模擬游樂園，做游戲、唱歌、跳舞。
圖6 利用XR設計一個顏色鮮艷，風格活潑三維游樂園
XR技術為我們帶來了即見即得的效果和便捷的修改重塑；不需用很大空間、很多燈具照明；不受地域限制可隨心所欲地講故事。全面提升創作質量、效率、降低成本。隨著5G技術的不斷成熟，會為XR帶來更廣闊的發展空間，助力廣電的媒體融合發展。B&P