近年来，XR“Extended Reality”作为一个全新的技术，可实现实时三维渲染，呈现全沉浸、更为逼真的视觉效果，为影视制作带来无限可能。X既代表了拓展 “Xtended”，又代表了未知变量(x)。它包含了虚拟现实（VR），增强现实(AR)以及混合现实(MR)等概念。XR技术可谓是内容产业在表现力及创新性上的一场革命。
一．XR工作原理
XR涵盖了实现虚拟现实、混合现实、增强现实、影像现实和其他现实的硬件、软件、方法和体验，能够将物理世界与数字媒体融为一体，创造出真实世界的虚拟感觉以及虚拟世界中的真实感觉。其技术框架包括由LED显示屏组成的拍摄场地、摄像机、物体位置追踪与定位技术、实时图形渲染引擎（AR技术）等几大元素组成，最后将组合的内容传输显示屏幕前，就成为炫酷的逼真的XR场景。其工作流程如图1所示。
图1 XR制作流程
XR场景的实现，首先将虚拟环境传输至现场的LED显示屏，采用物体位置追踪与定位技术对物体进行跟踪拍摄，并将素材传回至实时渲染引擎。与此同时，用本地化运行逻辑运算进行人物手势分析及图形渲染，输出立体的逼真的AR内容与拍摄素材交互呈现，而在屏幕前呈现的内容就是XR场景。简单的说，XR场景就是基于现实场景，与后台炫酷的AR内容进行结合交互而来的，具有非常强的视觉冲击力和沉浸感，不仅为拍摄带来便利，同时也为观众呈现裸眼3D的效果。
在XR虚拟制作中，可以划分成MR和AR两个层面。 MR层面的工作流程：首先通过快速且精准的摄像机追踪系统，以极低的延迟为代价，在虚拟系统中完整模拟真实摄像机的实时位姿和镜头参数，并将这些信息传递给渲染引擎，从而计算出正确的画面并回传。与此同时，LED屏幕可以将大部分拍摄内容显示在背景上，将画面以正确的透视关系呈现出来，并且和真实世界的人物和事物叠加在一起进行拍摄。
AR层面的内容，以同样的方式，叠加在整个画面的最前层，从而实现“现实层”，也就是刚才提到的真实人物和事物，同时叠加LED，也就是MR中的“后景”，以及AR中的“前景”的效果。并组合成完整的画面。
以一帧画面的生成为例，流程如下：
1.摄像机追踪：把摄像机的各个参数回传到大屏及虚拟渲染引擎。
2.大屏渲染引擎收到这一帧画面以后，由于系统内部已经有了LED的精准模型，会根据摄像机的透视关系，把MR的部分输出给LED屏幕。
3.LED屏幕显示出经过透视映射后的这一帧画面之后，真实的摄像机会拍摄到“连同屏幕区域内的人物和事物”的一帧画面，并把拍摄的一帧发送回虚拟引擎。
4.虚拟引擎收到了拍摄的这一帧，形成一整帧16:9的画面。同时再在上面贴合AR画面，并最终输出。
5.这一整帧画面终于呈现在团队和观众眼前。
二．XR场景应用初探
为了更直观的感受XR技术在电视演播厅的应用，我台搭建了一个占地仅约10平米的屏幕场景，做了一些不同类型节目的应用：
1．XR演唱会
受疫情影响，歌手有时候无法举办大规模人群聚集的演唱会，利用XR虚拟演播室，他们可以举办线上演唱会。
比如运用XR技术打造出一个“异空间”，将虚拟场景与音乐中的情绪相结合。歌手置身在虚拟世界中，随着歌曲表露的情绪来控制虚拟场景的变化，让观众能够更多地产生共情，从而沉浸在表演中。
图2 XR技术打造出一个“异空间”
同时XR虚拟演播室，可以在有限的空间，营造出无限空间的舞台。利用XR技术打造出丰富的场景与人物进行交互，前景与背景搭配层次分明。通过摄像机的推拉摇移，营造出一个自然而有强烈沉浸感的无限舞台。
图3 XR演唱会沉浸式舞台
2．XR专题栏目
XR虚拟演播室，可以根据各类节目在虚拟视觉、节目内容等方面的需求，结合XR技术的特点和优势，设计相应的虚拟三维空间。
中景为现场主持人画面，前景为AR元素的全方位立体化的电视端画面呈现，打造了一个无限延展的三维立体 空间。
太空科普类栏目中，设计一个三维立体的宇宙空间，主持人漫步太空，信手解说。宇宙空间根据主持人的解说，相应的变化，形象生动。
图4 利用XR设计一个三维立体的宇宙空间
军事题材类栏目，设计一个蕴含军事元素的三维立体的演播室。演播室右侧模拟落地窗，实时呈现战地城市风貌，营造现场演播室的错觉。中间为背景大屏，展示特定战斗画面或者军事装备。大屏四周镶嵌若干小屏，循环播放军事元素的画面，烘托紧张、刺激的氛围。解说过程中，坦克从屏幕中央行驶到演播室，让观众仿佛身临其境。
图5 XR技术让坦克从屏幕中央行驶到演播室
在少儿类栏目中，设计一个颜色鲜艳，风格活泼三维游乐园。主持人、小朋友以及三维卡通人物，在模拟游乐园，做游戏、唱歌、跳舞。
图6 利用XR设计一个颜色鲜艳，风格活泼三维游乐园
XR技术为我们带来了即见即得的效果和便捷的修改重塑；不需用很大空间、很多灯具照明；不受地域限制可随心所欲地讲故事。全面提升创作质量、效率、降低成本。随着5G技术的不断成熟，会为XR带来更广阔的发展空间，助力广电的媒体融合发展。B&P