浅析AR技术在电视气象节目中的应用

张旭　梁磊

摘要：随着新媒体时代的到来，新的数字技术不断迭代发展，电视节目的表现形式也在跟着时代的洪流做出创新和转变。气象信息作为人们生活中必不可少的内容，其展现形式也需跟着时代的进步而进步。在这个信息可视化、大数据的时代环境下，人们可以从各种渠道获得天气信息，所以在电视气象节目的制作中加入AR技术是一个必然的趋势，通过AR技术的可视化表达，能够给观众带来获取天气信息的全新体验。

关键词：新媒体时代;气象节目;AR技术;可视化表达

一、AR技术概述

（一）AR技术的概念

AR就是增强现实（Augmented Reality），也可叫作混合现实。这种技术是基于虚拟现实发展而来，可通过计算机生成的信息来增强人们对现实生活的感知。AR技术主要是通过摄像机来捕捉影像，并对影像中的内容自主进行计算，从而生成虚拟的三维模型、图像亦或是影像与摄像机内的内容叠加。[1]通过这样的技术实现，用户即可看到一副现实生活与虚拟内容相结合的影像画面。

除此之外，用户还可以有效突破传统时空限制，在如今客观世界中得到过往现实生活中无法体验到的沉浸式感受。例如，在生活中我们家庭装修的时候，时常为如何摆放家具、选用什么颜色的墙纸而苦恼，单凭自己的想象或者设计效果图很难达到自己预期效果，这时倘若运用AR技术加以应用那便就是一个不错的选择。我们可以利用自己的移动设备，通过摄像头拍摄屋内的场景，这时手机画面就会出现虚拟的家具摆放位置，且无论自己如何移动，都不会改变家具摆放与之对应角度的位置关系，通过此技术，便可以从各个角度看到整体摆放的效果，从而满足自己的要求。

如今时代语境下，AR技术早已遍及在社会生活的各个角落。如游戏赛事、影视娱乐、电视报道、生活家居、工业维修、军事医疗等场景。这项技术的快速发展让每个用户都感受到了科技给大众带来的全新体验。可见，AR技术的进步与发展必定是这个新媒体时代的洪流。

（二）AR技术的功能特点

1.虚拟世界和现实世界的结合

基于AR技术的应用，用户可通过显示设备，将虚拟的三维模型叠加映射在现实物体之上，借助感官或手指来改变三维模型的位置、形状、颜色等，从而满足用户当前生产生活需要，从而获得更多的附加信息。人们通过AR技术将虚拟世界与现实世界相连接，起主要目的就是便捷生产生活的需要，而最重要的就是用户对快速获取信息的追求。比如，当人们察觉到相对于图表、文字等这些简单的信息查看方式，不如直接将虚拟信息和现实世界融合，从而获得一种更加快捷、便利的信息收集方式。

2.实时交互特性

如今虚拟世界和现实世界的交互，通过AR技术并不同于过往简单定位在某一精确位置，而是扩展到整个环境中。用户通过屏幕可把自身融到周围的现实空间中去，进而计算机信息系统不再是独立进行的信息传递，而是根据用户的活动来进行附加信息的反馈[2]。这种实时交互的方式让人们可以从现实世界中获取更多的、更加深入的附加增强信息，而不再是简单的通过屏幕查看信息。

二、电视气象节目的发展

（一）图文配音

自70年代末开始，电视慢慢走进人们的生活中，天气信息也成了人们生活中必不可少的重要信息。自1980年7月7日由中央气象台和中央电视台联合制作出的天气预报节目和人们见面，其主要节目形式便是“图文+配音”的融合，中央电视台将中国气象局提供的准确专业天气资料信息加以配音，最后再呈现在电视荧幕上。这一节目的出现，改变了人们只能从广播、报纸上获取天气信息的方式，让人们获取天气信息的方式更为直观便捷。

（二）主持解说

1993年3月1日，中央电视台推出了主持人进行解说的天气预报的模式，这是第一次气象类的节目主持人走向荧幕。其主要为虚拟合成的形式。由于当时技术设备的缺乏，气象节目主持人需要站在绿幕之前播报气象信息，节目录制之后再将一些气象卫星云图，气象图表合成在绿幕之上，而最后再将合成好的电视气象节目呈现给观众。

节目播出之后，诞生了一批深入人心的“气象先生”和“气象小姐”，但形式还是过于单一，还是以简单天气信息播报为主，预报时效短，但对于电视气象节目来说，这是一个质的飞跃。

（三）专业频道

自21世纪以来，社会经济快速发展，人民生活水平不断提高，人们对于天气信息的获取需求不再是“知道是否下雨”那么简单，而是需要了解更多附加气象信息。于是气象预报节目逐渐从一个小栏目转变为一个专业的气象频道，频道内不仅提供实时的气象信息，同时融入了一些人们生活需要的服务内容，如出行、娱乐、旅游、生活起居等各方面的气象适宜指数。并且，气象专业频道全天候为人们播报气象灾害的预警信息，时刻科普防震减灾的知识，以及对于遇险后如何应急救援进行专业指导。这样的模式使得专业频道内容更加全面，提供的气象信息更加多元，因此给人们日常生活带来了极大的便利，这也标志着电视气象节目进入了一个崭新的阶段。

三、天气频道TWC的“AR特效技術”

（一）AR技术的可视化表达

在众多的电影类型中，科幻灾难题材类的电影一直深受观众喜爱。其强大的视觉冲击及3D沉浸式效果犹如身临其境的直观感受，可让观众直呼过瘾。而如今，人们利用AR技术将这种强大的视觉效果运用在了天气预报上，利用AR技术的可视化表达直接将气象变化带来的影响呈现在观众的眼前，让观众更加直观地看到气象灾害给人们社会生活带来的直接影响。

首先推出这种形式来播报天气预报的正是天气频道的一档名为TWC（The Weather Channel）的节目。例如在飓风来临前，TWC首先和往常一样发布一则天气预告，依旧是主持人站在屏幕中央进行气象播报飓风来临的路径，但随之会突然呈现出主持人站在街区上的画面，飓风来袭，整个街区都笼罩在飓风当中，树木剧烈的摇晃。由于飓风的影响，整个街道开始下起暴雨，暴雨引发的洪水开始把主持人包围住，水位越来越高，逐渐将汽车、房屋淹没，而此刻的主持人正在逐一给观众讲解飓风带来的灾害及防护措施。这种新颖的天气预报方式在社交平台Twitter上一经发布就迅速走红，点击量高达1700万次，成为天气预报界的“网红”。

在这小试牛刀之后，天气频道TWC利用AR特效技术报道了更多的气象信息。当遇到严重的冬季冰暴，主持人穿着羽绒服站在通过AR技术渲染的街道上。主持人在讲解冰柱形成的科学原理的同时，屋檐的冰柱、树枝掉落在地上，主持人迅速地躲避。而后突然一辆公交车因路面太滑而失控撞向主持人，主持人的表演加上AR技术渲染的画面配合的完美无瑕，让观众更加清楚的了解倘若遇到相应的气象灾害应该如何去应对，如何进行自我保护，从而使其体会到了一种身临其境的感受，视觉效果十分震撼。

通过结合AR特效技术制作出的电视气象节目和普通天气节目最大的区别就是可以将气象信息以及防范措施进行可视化表达，普通的天气节目依然是对气象信息内容进行讲解，人们获得的只是最浅层的图表和文字信息。AR特效技术这种形式将虚拟的空间与演播厅进行结合，从而制作出逼真的场景，其大大提升了气象信息的可视化表达，增强了各种科普信息、防护措施、以及图片影像信息的可视化程度。借助AR技术，电视气象节目得到了一种全新的展现方式，让天气报道变得更加通俗易懂，用最直观的可视化表达来展现天气信息，让天气预报变得像游戏电影一样紧张刺激，而不是用一堆枯燥的数据图表来传递，所以AR技术的可视化表达可让气象信息的传输更加生动形象。

（二）AR天气报道中的科幻效果制作

早期天气预报是采用主持人在绿幕前讲解的方式，而后通过后期加以合成画面内容，最终才得以呈现在观众面前。而AR特效技术虽然同样也要用到绿幕来进行合成，但相比普通的天气预报，AR是通过实时渲染画面的方式来直接呈现给观众，而不是后期合成[3]。

例如在复仇者联盟中，女巫各种华丽的招式技能十分炫酷，当我们看到幕后花絮的时候，我们就可以发现女巫如同“抽风”一样，实际这就是根据演员动作通过AR技术后期合成的特效。而对于天气预报这种直播的节目这种方式是完全不可取的。由此可见，TWC制作这类气象节目的难度其实并不比简单，主要由于天气预报的实效性，还要做到直播时的AR实时渲染，留给技术团队的时间周期非常短，要做到完美呈现还是有一定难度的。

2017年，一档名为《迷失时空》的综艺节目就是利用AR实时渲染这一技术。节目组将整个演播厅用绿幕包裹，通过AR特效让参赛选手仿佛穿梭在不同时空中，并且观众也可以通过多端口进行互动。这种方式的难点就在于主持人的表演与AR特效的配合，实际上主持人对着绿幕凭空表演还要配合看不见的AR特效，这就考验整个技术团队的协作能力和随机应变的能力。而天气频道TWC也正用的是类似方法来加以制作。技术上首先是TWC的设计师和工程师来绘制整个演播室特效场景，而后交给AR特效团队来搭建AR效果[4]。主持人按照脚本在搭建绿幕的演播厅里进行表演，观众在电视荧幕看到的画面都是通过Unreal引擎实时渲染得出的最终画面，由于直播是实时渲染，这里就会用到一个叫做Mo-Sys的摄像机来跟踪主持人的运动轨迹和AR场景，使两者的表演配合一致，最后呈现出虚拟场景叠加现实场景的震撼效果。

TWC通过这种制作气象节目的方式，直接将气象灾害带来的危险摆在观众眼前，相较于直接把五颜六色的图表信息传递给观众更加高效。这种方式不仅让观众获得了沉浸式的体验，而且还吸引了更多观众的眼球，从而提高了节目的收视率。

TWC制作的电视气象节目走红的同时，吸引了一大批投资人，他们看到了AR技术强大的能力，相信在不久的将来，AR技术会适用于越来越多的领域，例如：游戏、军事、医疗、体育等等各种领域，让更多的人感受到科技的力量给他们带来的生活的便捷和改变。

（三）AR电视气象节目的优势

1.便捷性

在日常生活中，当遇到重大的气象灾害的时候，由于灾害现场有一定的危险性，电视台很难去到现场来为观众进行现场报道。但通过AR特效技术与气象节目的结合，就可以直接将灾害现场“搬”到演播厅中来，把由于气象问题引起的灾害通过AR特效技术进行还原并拓展，再配上主持人生动的表演，这样就可以呈现出与现场直播相同的效果。观众依旧可以直接从中获得相应的气象科普信息。这样的方式不但打破了传统时空限制，而且极大地节约了人力成本与财力成本，从而让气象信息的播报更加便捷[5]。

2.直观性

AR技术最主要的特点就是增强现实，也就是将现实世界与虚拟世界无缝衔接，通过AR技术将虚拟的信息叠加在现实世界中，使用户的感官体验更加真实，从而更加直观的获得更多的附加信息。电视气象节目中，利用一些卫星云图类的图表、文字信息，这对于一些人来说还是很难去看懂，且获得的信息也比较局限。但电视气象节目中加入AR特效技术就可以解决这个问题，AR技术可以将天气现象从不同角度，不同形式，更加直观地表现出来。于是人们可以通过这种方式在荧幕上更为直观地看到气象现象形成的原因、危害及相应预防措施。

3.趣味性

对于国内电视气象节目的发展而言，当下的气象节目形式略显枯燥，已经不能吸引人们的眼球。而且随着移动设备的迅速发展，人们可以随时随地从移动端了解气象信息，因此需要增加电视气象节目的趣味性。

天气频道TWC利用AR技术将气象信息的报道制作成科幻大片一样的感觉，将无聊枯燥的数据信息可视化，更加生动地展现在观众的眼前，再加上主持人的完美表演，既增加了气象节目的趣味性，也大大提升了观众的视听体验，不仅可以成功地对大众起到了很好的科普作用，而且可以大大增加节目的收视率，从而进一步获得更大的经济效益。

四、结束语

天气频道TWC让我们看到了AR技术在电视气象节目中强大的视听感染力，它赋予了气象节目更多的可能，让气象节目真正的“活”了起来。这种虚拟世界和现实世界结合的方式，对于电视气象节目来说是一个全新的呈现方式，赋予了创作者更多的创作空间，同时也给人们带来了不一样的用户体验。AR技术让我们看到了科技所赋予的强大力量，同时也让我们清楚地明白要敢于思考，敢于创新，要将硬件设备的潜力以及全新的科技优势发挥到极致，从而不断更新节目的表现方式。只有不断地更新理念，这样才能更好地推进气象科普的工作，才能更好地服务大众，服务社会。

与此同时，AR技术让我们看到了未来，相信在不久的将来，AR技术会在社会生活中的各个领域广泛运用，迈向一个更好的科技时代。

作者单位：张旭    梁磊    南京信息工程大学艺术学院

参  考  文  献

[1]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2009（01）：2-4.

[2]孙略.VR、AR与电影[J].北京电影学院学报，2016（03）：13-21.

[3]郝石盟，邢毅超.基于虚拟现实技术的室内单色光环境构建方法[J].北京建筑大学学报，2022（01）：27-35.

[4]吴磊.基于虚拟现实技术的动画交互性设计完整性自动化分析方法[J].自动化与仪器仪表，2022（01）：158-161+167.

[5]潘維涵.虚拟技术在电视节目制作中的应用[J].中国传媒科技，2019（02）：120-121+127.