引言：2019年6月，我國發放5G商用牌照，5G 產業取得快速發展。5G憑借其“低延時、高可靠、大寬帶”等特點在廣播電視領域實現越來越廣泛的應用。廣電5G 核心網、5G公共服務專網、廣電 5G 物聯網等技術在重點行業得以應用。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）、區塊鏈及內容制作等多種元素，依托擴展現實（ ，XR）技術與設備，為用戶帶來高度沉浸式的體驗。XR 技術的應用場景也在不斷地拓展，在廣播電視節目制作過程中，拓展現實虛擬制作系統是 XR 技術在廣電領域的新探索，為廣播電視節目制作帶來全新的創作手段。國內外電視臺與媒體機構圍繞 XR 技術在廣播電視節目制作領域的應用開展了新的實踐與探索。
1、5G 和 XR 技術簡介
1.1 5G
第五代移動通信技術（5th ，5G），是具備高速率、低時延、大連接特點的新一代寬帶移動通信技術。國際電信聯盟（ Union，ITU）定義了 5G 的三大類應用場景，包括增強型移 動 寬 帶（ Broad Band，eMBB）、超 高 可 靠 低 時 延 通 信（ultra Low ，uRLLC）和海量機器類通信（ Type ，mMTC）。
1.2 XR 技術
擴 展 現 實（ ，XR）是 虛 擬 現實（ ，VR）、增 強 現 實（ ，AR）、混合現實（Mixed ，MR）三種技術的融合發展形態。XR 能夠實現現實物理空間與虛擬世界的無縫銜接，最終通過頭戴顯示器、3D屏幕等形態展現出來。XR 技術能夠實現虛擬內容的可視化，在影視后期、3D 制作、游戲引擎聯合開發等領域有著深入的應用 。
1.3 5G 與 XR 技術的融合
XR 技術的發展離不開移動通信技術的支持。第 三 代 合 作 伙 伴 計 劃（3rd ，3GPP）國際組織第五代移動通信技術的標準研制過程中，支持 XR 業務成為其關鍵場景之一。《5G 高新視頻 - 沉浸式視頻標準體系（2021 版）》在沉浸式視頻標準體系內容制播部分明確提出了沉浸式視頻 XR 虛擬拍攝技術指南。5G 的高速率、低時延、大連接特點，能夠滿足 XR 業務極致傳輸要求；5G 技術的演變，有助于推動 XR 業務流內部報文、XR 流量感知、XR 業網傳輸協同以及大規模 XR 業務流同步傳輸的發展。
2 5G 時代 XR 技術的發展歷程、關鍵技術及優勢
2.1 XR 技術發展歷程
1990 年，錢學森提出虛擬現實技術也可以稱為靈境技術。1991 年出版的《鏡像世界》是元宇宙的技術源頭，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》與 2018 年的《頭號玩家》使觀眾對元宇宙概念的理解有了更深層次的認識。2021 年， 的上市使元宇宙火爆全球。XR 設備是用戶進入元宇宙的重要工具。正是在這樣背景下，XR 技術實現在硬件側、軟件側、內容及應用側領域的突破性發展 [3]。影視特效早期的遮罩繪景（Matte ）技術是 XR 技術的前身，實時渲染引擎 和 的出現使虛擬場景的構建與調整成為可能，在電影領域發展成為虛擬制片，在電視領域是 AR、VS（ ）升級技術形態。基于 XR 技術支持的虛擬演播室系統，目前主要用于電影、電視拍攝等方面。XR 擴展現實虛擬制作系統產品的研發探索，會進一步拓展廣播電視行業的發展。
2.2 XR 技術的產業發展
硬件設備是元宇宙世界構建的基礎，也是用戶進入與感知元宇宙世界的重要途徑。XR 技術的硬件設備包括微顯示器、GPU 芯片等零部件，XR 整機設備及交互設備等。軟件是搭建元宇宙場景與內容的重要工具，用戶在元宇宙世界通過操作相應的軟件實現對元宇宙世界的改造與創造。XR 技術的軟件包括操作系統（ ，OS）、軟件開發工具包（ Kit，SDK）以及應用程序編程接口（ ，API）等 。內容與應用側是 XR 技術的發展方向。XR 技術的發展與應用使游戲內容不斷豐富，虛擬社交成為新的發展熱點。5G+ 線上直播在晚會、發布會、演唱會、電競賽事等大型活動領域的應用增多。在未來，XR 技術在工業制造、醫療健康、文教娛樂領域的應用會逐漸深入。XR 技術與超高清視頻、5G、人工智能技術融合發展，會給諸多行業帶來新的變革與發展。
2.3 XR 技術優勢
中國、美國、日本和韓國等國在政策與資本方面都給予了元宇宙產業發展支持，以蘋果、臉書、微軟、谷歌、華為、騰訊、字節跳動為代表的科技企業也都在積極布局元宇宙產業鏈。XR 作為元宇宙產業鏈中的核心技術，隨著元宇宙產業的火爆，軟硬件技術實現了突破性進展。XR 技術在廣播電視領域的應用已初見成效游戲引擎中的api與虛擬現實系統，國內外傳媒公司、電影巨頭、廣播電視臺等也紛紛加大對擴展現實虛擬制作系統的投入與研發。
XR 技術在廣播電視節目制作領域的應用有顯著的優勢：
第一，通過 XR 技術能夠為導演和演員構建更加逼真的場景，讓導演能夠根據環境準確地運用鏡頭語言，為導演提供創意與想法，帶給演員沉浸式的表演環境，讓演員能夠更加自然地表演與表達；
第二，使用 XR 技術構建虛擬舞臺，擺脫了傳統舞臺在時間、空間領域的局限性，通過調整屏幕與燈光便可以切換各種舞臺效果，推動了節目的創新；
第三，XR 技術的虛擬布景相比演播室實景布景減少了布景時間，提高了布景效率，實景布景時需要根據不同的情節進行選景布景，XR 技術虛擬現實布景節省了不同場景的布景時間與成本，提高了廣播電視節目制作效率，同時也減少了資源的浪費；
第四，XR 技術在廣播電視節目制作過程中會產生大量虛擬場景背景，這對廣電單位而言是數字資產，也有助于廣電單位把握元宇宙的時代風口，不斷發掘商業價值。
3 5G 時代 XR 技術在廣播電視節目制作中的應用3.1 在文博類節目制作中的應用
文博類廣播電視節目以傳統文化和歷史文物為主題、核心，具備豐富的表現形式，通過記錄、訪談、歌舞、情景劇等形式呈現。5G 時代 XR 技術的應用，賦予了文博類廣播電視節目更為豐富的內涵，使隱秘、晦澀的歷史故事場景化，帶給觀眾全方位的沉浸式體驗，這也使得文博類節目受到年輕群體追捧。從近幾年大火的文博類節目可以看出，XR技術的應用帶給了觀眾全新的視聽體驗。
以河南衛視“奇妙游”系列節目為例，通過 5G+AR+XR 技術實現現實舞臺與虛擬場景特效的結合，《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》等節目依托 5G 時代XR 等新技術，為觀眾帶來了超越現實的沉浸式體驗，讓觀眾仿佛置身于傳統文化的場景之中，感受傳統文化的魅力。以中央廣播電視總臺（以下簡稱央視）綜合頻道《中國考古大會》節目為例，在主舞臺以外，技術團隊運用 XR 技術打造了一個亦真亦幻的副舞臺，通過搭建 XR 屏幕、XR 渲染服務器實現 XR 與 AR 虛擬制作融合，打造模擬考古探險地面實景和空中虛擬景觀共同構成的魔幻場景，實現“現實”——“考古進行時”——“歷史事件發生時”三重時態的舞臺轉換，帶給觀眾沉浸式的考古體驗。
在中央電視臺《中國詩詞大會》第六季中，XR 技術也有全面的應用。演播室的現場實施方面搭建了XR 屏幕，運用 XR 場景拍攝，通過三塊屏幕映射組合構建完整的 XR 場景，使現場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目視聽體驗。
3.2 在綜合性文藝晚會節目制作中的應用
春節聯歡晚會（以下簡稱春晚）是最具代表性的綜合性文藝晚會，是全國人民乃至全球華人喜迎新春的文化盛會。電視節目與傳媒技術的創新，往往會在春晚有更加全面的體現，進而推動電視節目的新發展。2021 年，央視春晚實現了傳統舞臺藝術與當代數字藝術的完美融合，5G、XR 等信息技術在春晚舞臺上大放異彩，最具代表性的有機械裝置與大型高清顯像技術、XR 技術。
以創意節目《牛起來》為例，通過應用 XR 技術，結合物體跟隨空間定位技術和 AI 動作捕捉技術，實現王一博和關曉彤與劉德華的異地節目錄制，讓演員能夠在現實情境中與虛擬元素互動表演，最終通過云端系統實現虛擬世界與現實世界的交互，最終向觀眾呈現難分真假的視覺體驗。
以武術節目《天地英雄》為例，呈現在觀眾面前的是甄子丹與吳京在山川、河流、湖泊中的武術表演，這是通過 XR 技術以裸眼3D+AR+ 直播形式，將虛擬場景與現實場景相結合，為觀眾提供絢麗多變的沉浸式舞臺效果。《牛起來》《莫吉托》《時代感》《燈火里的中國》等節目都有融合 5G、XR 等技術，再結合數字化處理、三維模型、遠程移植等制作方法，實現虛擬世界與現實世界的融合，拓寬了舞臺表演的時間與空間邊界，將境外、異地表演與春晚現場呈現無縫銜接，帶給觀眾全新的光影交互視聽體驗。
3.3 在新聞節目制作中的應用
5G 時代，XR 技術在新聞節目制作中的應用有助于打造 5G 沉浸式新聞，如在 2022 年兩會期間，新聞制作人員運用 XR 技術打造了《XR 看報告：繪景未來》《XR 熱點播報“兩會‘議事界’”》等產品。利用 5G 網絡低延時、高可靠、大寬帶的優勢，實現智能化高精度摳像，結合 XR 技術，將處在不同真實場景的主持人與人大代表融合在一個場景之中，通過虛擬演播廳打破了時間與空間的局限，將以往的隔空采訪與隔空對話轉變成“面對面”交流，使新聞節目的效果更加真實。
另外，運用 XR 技術打造的首個天地融屏訪談節目《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 技術等打破了時空限制，使主持人“在”中國空間站與王亞平一起完成跨時空對話，帶給觀眾沉浸式的體驗，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 語
5G 以低延時、高可靠、大寬帶特點為 XR 技術在廣播電視節目制作中的應用提供了通信技術支持。XR 技術在廣播電視領域中的大規模應用會推動廣電 5G 典型應用的發展。5G 時代，XR 技術在文博類節目、文藝晚會節目、新聞節目等領域的應用逐漸深入游戲引擎中的api與虛擬現實系統，需要在大屏幕的選擇、匹配與場景布局設計，燈光系統、攝像系統與大屏系統的調校，傳感追蹤定位系統、多機位拍攝、虛擬引擎渲染系統等領域不斷改進與完善，推動 XR 產業鏈、價值鏈、創新鏈三鏈融合發展，推動 XR 技術與廣播電視領域的深度融合。
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