人工智能技术在科普视频创作中的应用研究

刘 波

（作者单位：国家林业和草原局林草调查规划院）

有效的科学普及和科技传播可以实现提高公民科学素养的重要目标，并促进创新型现代化国家的建立。我国通过加大各类媒体的科技传播力度、打造科技传媒媒体品牌和发挥互联网等新型媒体的科技传播功能，实现提升科技传播能力的目的。现阶段，视频已经成为用户获取信息的重要渠道，截至2021年6月，我国网民总体规模超过10亿[1]。视频具有单一图文传播不具备的独特的优势，通过视频方式进行科学的普及和传播，能大幅提高科学普及的效率和效果，促进科学普及和传播的发展。通过应用人工智能技术，能够多方式多角度呈现科学内容，且智能编辑有效提高了创作效率，为科普视频的创作提供了更多的途径和方法，给科普视频创作带来了新的发展机遇，对视频编辑提供了更多便利，能有效降低视频编辑的难度，减少视频编辑的工作量，缩短视频编辑的时间，提高视频制作效率，提升视频制作的质量。

1 科普视频的特点

科普视频是指用视频的形式进行科学精神、科学思想、科学方法和科学知识的传播[2]。科普视频形象、直观、生动地呈现自然科学现象和事件，将一些人们难于理解和无法凭眼睛看到的现象，用集声音、图像、文字等多种形式为一体的表达方式呈现在人们眼前，帮助人们理解大自然的奥秘，并向人们普及科学技术知识。科普视频主要包括以科学为主要内容的专题片、演讲视频、访谈视频、微视频、微电影和动画等。作为科学传播的有效形式，无论是科普电影、科普电视节目，还是近年来出现的科普短视频，都以易于理解且生动形象的呈现方式而深受人们喜爱。但是，科普视频讲述的科学内容含有非常多的专业术语，通常比较深奥，不易于理解，因此在视频制作中要选择幽默、通俗易懂的表达方式，通过设置悬念和冲突等故事性的叙事方式，增强视频节目的趣味性，从而达到吸引观众的目的。科普视频讲述的对象以科学事件为主，与其他类型的视频相比，具有科学性、专业性、趣味性等特点。科普视频的主要目的是向大众传播科学信息和传递科学知识，与其他视频节目相比，具有更高的科学性和更强的知识性。科普视频涉及医学、航天、天文等高科技领域，涵盖众多领域的专业知识，要求视频创作人员具备很强的专业领域知识理解能力和综合素养。

2 人工智能技术与视频编辑制作

人工智能技术与视频编辑制作的结合可分为人工智能技术在视频作品中的呈现、人工智能技术在视频特效制作中的应用和人工智能技术与视频制作的融合发展三个阶段。

第一阶段是人工智能技术在视频作品中的呈现。在20世纪20年代末，人工智能就作为呈现对象出现在科幻电影中。此后人们开始不断创作人工智能与电影结合的影视作品，2001年出现了以人工智能命题的电影[3]。

第二阶段是人工智能在视频特效制作中的应用。科幻电影较早使用人工智能技术进行视频特效制，1968年上映的影片《2001太空漫游》是典型代表。人工智能技术与电脑生成图像技术的有机结合，为影视特效制作的发展打下了坚实的基础，从而使得人工智能在视频特效制作中的应用真正进入发展期。在这个阶段，通过数字技术合成影像的一大批影片相继出现。

第三阶段是人工智能技术与视频制作的深度融合。进入21世纪后，影视创作人员逐步在创作的各个阶段引入人工智能技术进行探索，实现了智能创作、智能编剧和智能制作，甚至实现了一些经典视频作品的智能修复[4]。

3 人工智能技术在视频编辑制作中的应用研究

随着人工智能技术与视频制作的融合发展，将人工智能技术应用在视频编辑制作中，能有效地简化视频编辑制作流程，缩短视频编辑的时间，减少视频编辑的工作量，提高视频制作效率，提升视频制作的质量。可以说，人工智能技术能应用在视频选题策划、视频拍摄、视频剪辑和视频后期合成等视频编辑制作的各个阶段。

3.1 人工智能技术在选题策划中的应用

选题策划是视频创作的第一步，选题策划需要查阅大量资料，工作量大。利用人工智能可以实现资料自动搜集与分类整理，还可以通过设定关键词等进行简单的解说词撰写。此外，还能利用人工智能技术对解说词进行文字识别和分析，将解说词分解成拍摄所需的脚本。

3.2 人工智能技术在视频拍摄中的应用

在视频拍摄过程中，将人工智能技术应用于虚拟演播室拍摄，通过智能抠像将主持人和背景融合在一起，就不需要另外进行实景搭建，既节约了成本，又提高了效率。近年来，一些设备研制者凭借深度视觉追踪等人工智能算法和技术，对拍摄主体进行姿态估计和行为分析，推出了具有智能追踪、智能构图和智能手势感应等功能的摄像机。

3.3 人工智能技术在视频剪辑中的应用

在视频剪辑制作过程中，人工智能技术可以实现对视频素材数据库的智能管理，通过算法实现自动匹配和智能视频检索等，一些辅助功能也可以自动实现，如主播智能播报、智能采编、智能撰稿、智能配音、智能添加字幕和智能剪辑等。具体来说，在视频剪辑过程中，人工智能技术的应用可以使视频素材按照视频脚本自动剪辑成完整视频，并能按照构图要求对画面进行自适应裁剪，自动调整彩饱和度，自动设置字体样式添加字幕。自动剪辑可以减少视频创作人员大量的重复性劳动，不仅能够节约时间、提高效率，更重要的是能使视频创作人员将更多的精力放在视频的表达方式等创造性工作上。

3.4 人工智能技术在后期制作中的应用

在视频拍摄的过程中，经常会出现一些意想不到的小瑕疵，如在一些场景中出现的多余字符或者物品等，在不重新拍摄的情况下，基于传统的视频处理方法，只能靠人工一帧一帧手动处理，工作量巨大。人工智能技术的智能化处理能够有效减少人们的工作量，大幅提升修复速度。此外，利用人工智能技术还能实现对一些珍贵历史影像视频资料的修复，如修复后的《开国大典》分辨率达到4K，带给受众一种完全不同的视觉体验。

4 人工智能技术应用在科普视频创作中的制约因素与解决对策

与其他视频节目相比，科普视频需要呈现的科学过程不易拍摄，科学事件不易表达。人工智能技术的应用为科普视频创作带来了新的机遇，为科普视频提供了更好的表达和呈现方式，如可以利用虚拟现实和动画制作展现无法拍摄的科学现象。但人工智能技术与视频制作的融合还处在发展阶段，科普视频创作队伍人才也相对短缺，这些问题制约了人工智能技术在科普视频创作中的应用。

4.1 人工智能应用在科普视频创作中的制约因素

4.1.1 通用视频编辑软件智能功能的局限性

目前的视频编辑软件对于人工智能技术的应用还不成熟，仅能提供一些简单的智能编辑功能，还不具备全过程多角度系统性的智能编辑功能。如Adobe公司的Premiere Pro视频编辑软件，之前需要大量的手动设定才能实现的功能被自动裁剪功能取代。该软件可以根据使用者的需要，自动完成画面比例和视频内容的调整，以适应不同播放平台的要求。Premiere Pro提供的场景编辑检测功能也是人工智能技术的全新应用，该功能可以把合成好的视频素材准确地还原成独立的镜头，自动完成视频或者音频的同步拆分，为使用视频素材做好准备。值得注意的是，这些单一的智能视频处理功能虽然在某一方面提高了视频编辑的效率和质量，但离自动完成视频编辑还存在较大的差距。

4.1.2 智能自动视频编辑功能平台的短缺

为实现自动视频编辑，国内外专家学者和专业的视频制作机构进行了相关的研究和尝试，但真正能够达到应用级的自动视频编辑平台为数不多。目前很多人工智能自动编辑系统均是针对特定功能而开发的，缺乏普适性。如斯坦福大学和Adobe的研究人员共同开发出了一种全新的人工智能程序，该程序可以根据人们设定的编辑环境和风格等要求，按照自己的意愿选择剪辑风格，完成视频的自动剪辑。但是这套系统还存在很多不足之处，如不能防止出现连续性的剪辑错误等。新华社和中央广播电视总台也在智能视频编辑领域取得了重大突破，新华社推出的AI视频编辑工具，就是运用人工智能技术实现多种智能视频编辑辅助功能。这个视频编辑工具通过运用自然语言处理、语音和视频内容识别合成、智能翻译和虚拟主播等人工智能技术，能实现根据解说词字幕自动配音、视频字幕的自动提取、多语种翻译字幕的加载和智能编目与检索等[5]。同时，中央广播电视总台将人工智能及融合媒体技术引入综合节目制播中，自主研发了综合演播室节目信息互动管理系统和综合节目云生产平台[6]。该云生成平台通过在非线性编辑软件中引入处理引擎，达到对不同主题的视频进行压缩编辑的效果，并制作节目片段集锦，大幅减少了送播时间；在内容生产阶段，通过引入人工智能技术合成语音，实现了大量新媒体制作时的自动配音，还实现了AI仿真主持人的智能播报，央视频推出的AI手语数智人主播就是成功的应用实践。

4.1.3 高层次科普视频创作人员的缺乏

我国从事科普事业的专业人才较为短缺，从业者多为新闻媒体记者、科技馆和博物馆工作人员、科技期刊编辑、科普讲解员、科普影视制作者和政府部门科技工作者，从事科普视频创作的人员占的比例更少。近年来，随着短视频的发展，抖音、哔哩哔哩等视频平台涌现出越来越多的科普视频制作者，他们从不同的领域、不同的角度发挥自己的专长通过视频传递科学知识。但由于科普视频制作的特殊性，创作者要同时具备电视创作表达能力和科学专业领域知识。科普视频创作人员大多数为非专业技术人员，制作视频时通常采用的是现有的非线性编辑软件，将人工智能等新技术应用到科普视频创作中，对于制作高质量的科普视频提出了更高的挑战。

4.2 人工智能在科普视频创作中应用的策略

人工智能技术为科普视频创作提供了新的发展机遇，但是归根结底，科普视频的创作是以人为主题的创造性劳动，技术只是辅助工具，只有技术和创造性劳动有机结合，才能推动科普视频的高质量发展。首先，建立科普视频数据库。我国科普视频创作领域积累了大量的作品，通过建立数据库，不仅可以提高视频检索的效率，也可以使用大数据和人工智能等分析方法，对作品的领域、内容、创作手法和收视情况等进行分析，从而提高历史资源的利用率，为未来科普视频的创作和选题提供依据。其次，探索人工智能在科普视频创作中的应用模式。分析判断适合由人工智能完成的科普视频创作工作，是使人工智能技术应用于科普视频创作的关键。科普视频创作包括选题策划、文案撰写、素材拍摄、视频剪辑、配乐、配音、特效制作等多个环节，每一个环节的制作对人工智能技术的需求和难易程度不同。鉴于此，应积极探索人工智能在科普视频创作中的应用模式，如在选题策划环节可以通过人工智能技术实现信息资料的自动搜集和分析整理，以提高信息分析筛选的效率；在配音环节，可以自动匹配多种风格，协助创作者选取更适宜的风格。明确人工智能技术在科普视频创作各个环节的需求和实现的可行性是有效应用人工智能技术开展科普视频创作的前提。再次，开发适合科普视频的人工智能视频编辑平台。可根据科普视频的创作特点确定由人工智能完成的工作，并将这些功能嵌入视频编辑平台，如相似科学场景的自动模拟，科学解说风格的自动配音。此外，还可以通过人工智能的自动学习分析功能，对相似风格的科普视频进行分析训练和相应的特征提取，并按风格进行分类标识，实现自动按事先设定的风格进行剪辑。最后，提升科普视频创作人才队伍的专业素养。在把科学技术传播出去及普及科学知识的过程中，人才是关键。科学传播与其他学科相比是相对较晚才形成的一个学科，科普视频涉及科学传播和影视制作等多个专业领域，因此必须探索科普视频领域的人才培养模式，提高科普视频创作人才队伍的专业素养。

5 结语

将人工智能技术应用在视频编辑制作中，为视频编辑提供了很多便利，能有效地减少视频编辑的工作量，简化视频编辑制作流程，缩短视频编辑的时间，提高视频制作效率，提升视频制作的质量。虽然一些视频制作机构在利用人工智能技术制作视频领域做了一些研究，但是人工智能在视频制作尤其是在科普视频制作中的应用还处于发展阶段，需要科学传播视频创作者在利用好现有智能编辑平台的基础上，开发适合科学传播视频的人工智能视频编辑平台，并结合科学传播视频创作的特点，分析适合由人工智能技术来完成的工作，从而将这些功能嵌入视频编辑平台，如相似科学场景的自动模拟、科学解说风格的自动配音等，使人工智能技术成为协助科普视频创作的有效工具。