齐朋　莫凡

【摘要】广西气象服务中心自2017年9月开始引进了虚拟演播室系统，首次尝试了色键抠像技术和摄像机跟踪技术，制作了广西卫视《天气预报》、广西都市频道《点子圈天气》、广西综艺旅游频道《畅游天气》以及应用在全国气象影视业务竞赛中、广西气象影视业务赛中，实现了虚拟演播室与Weather Central系统、大洋非现编系统的完美结合，截止2021年共制作虚拟演播室场景400多个，真實动感的视觉效果、直接调用气象数据、气象数据直接生成气象图表信息使得气象节目更具科学性和观赏性，其中广西卫视《天气预报》在广西电视收视率及同时段市场份额名列前茅。

【关键词】虚拟演播室;模板应用;气象数据

中图分类号：J9                                        文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.21.091

广西气象服务中心利用虚拟演播室系统进行制作日常气象影视目一共有三档，分别是：

广西卫视《天气预报》，如图1，（节目时长2分30秒）：节目重点关注广西天气情况、广西及北部湾未来天气趋势以及广西主要城市的天气预报，依托气象和电视领域的高新技术为服务手段，为公众提供权威、及时、准确的气象服务信息。

广西综艺旅游频道《畅游天气》，如图2，（节目时长2分30秒）：是一档气象旅游服务类节目，节目定位以都市人群为服务对象，节目关注每日天气趋势，通过多媒体演播技术，打造生动形象的节目场景，通过主持人讲述，为观众提供旅游出行气象服务，推荐适合当前天气条件出行的旅游目的地。节目还提供广西主要景区未来三天的天气预报，通过精细化服务，让观众晓天气变化，享旅游动态，快乐出行。

广西都市频道《点子圈天气》，如图3，（节目时长2分30秒）：是一档气象生活类节目，定位以都市人群为服务对象，节目内容针对公众在微信朋友圈中对于气象的关注点进行互动式服务，向公众科普、解答、分析气象服务信息。

其中，广西都市频道《点子圈天气》因为节目包装精良，被都市频道誉为“最好看的天气预报节目”;广西卫视《天气预报》在2020年初完成节目升级打造，服务质量有了更大提升，根据广西电视台2020年上半年收视率报告，广西卫视《天气预报》节目平均收视率为2.285%，较2019年有了较大幅度上升，平均每期节目有约104万广西观众收看;广西综艺旅游频道《畅游天气》根据广西电视台报告，该节目2020年上半年收视率为2.887%，平均每期节目有131.4万广西观众收看，虚拟演播室的引进和发展助力了2020年公众气象服务满意度再创新高（91.37分）。

1. 广西气象影视虚拟演播室模块应用情况

广西气象影视虚拟演播室使用模块分为虚拟演播室场景模板、Tracking虚拟跟踪摄像机、虚拟演播室在线包装系统和Weather Central气象数据提取模块。虚拟演播室模板包含三维场景模板、三维部件及演示动画;Weather Central气象数据提取模块包括从广西气象台提供的数据接口和CIMISS系统提供的格点预报数据、模式预报数据、雷达气象数据接口，通过团队研发的气象影视业务预报数据转换系统实现气象数据可视化呈现。

1.1 虚拟演播室使用情况

广西气象影视目前使用的虚拟演播室场景模板的主要是运用3DMAX、MAYA等三维设计软件完成三维模型、虚拟场景设计以及材质烘焙。

然后将制作好的三维模型导入艾迪普系统，并且运用Artist模块对场景、模型进行逻辑化搭建，结合演播稿内容进行三维动画展示设置。iArtist三维图形实时创作系统，具有高效的三维图形制作及渲染功能，系统具有简单便捷的操作界面，丰富的模型素材库、多元化的图形场景特技效果，支持第三方创作软件2D/3D设计模块的导入等多种强大的功能特性，可满足创作人员在节目模板制作过程中的所有设计需求，有效提高创作人员的工作效率，从而轻松快捷的完成丰富复杂的三维图形效果的制作，并更专注的实现节目对三维图文模板的功能需求。iArtist三维图形实时创作系统的工作流程是首先新建素材clp素材，其次添加物件、以及物件编辑材质和贴图，再次给物件创建丰富动画，设置引出项和关联物件，然后保存素材。

最后将Artist中制作完成的模板载入Icontral模块中，使用虚拟云台摄像机跟踪系统依据演播稿内容和场景动画设置进行镜头位置的调节，完成节目录制。并且可以根据输入数据内容，形成三维气象图文图表。

1.2 Weather Central气象数据提取模块使用情况。

广西气象服务中心主要是从区气象台和CIMISS系统提供的API接口获取数据的方法，然后经过我中心研发程序实施气象数据可视化。

将气象数据与地图信息相结合，利用收集的数据，准确及时的模拟出模型，应用到气象电视节目中。目前主要使用的数据有自动站气象数据、雷达及其拼图、卫星云图、温度场实况数据、高度场实况数据、流场实况数据、地面流畅实况数据、海平面气压场实况数据、海平面3小时变压实况数据、欧洲中心高度场预报、欧洲中心流场预报等等。

但是Weather Central气象数据提取在中心气象影视节目中已使用10年，一直系统稳定，缺点是地图老旧;二维平面可视化也遇到了一些限制和障碍，例如无法显示多层数据、无法对空间上的分布进行直观展示;地图和气象数据可视化效果已经跟不上现在观众的审美品位。

2. 广西气象影视虚拟演播室模块优化应用

2.1 建设广西省级节目制作系统应急备份中心，升级虚拟演播室，实现虚拟与实景大屏相结合

广西省级节目制作系统应急备份中心项目建设以后，演播室视音频系统中主要新增1台高清摄像机、32路特技切换台、视频拼接器、16路调音台、光电混合视频矩阵、监视系统、通话系统、周边设备、电视墙、控制台、LED显示屏等相关设备组成。能够满足有主持人气象节目的多机位录制，实现虚拟及抠像类节目、专家访谈类节目、实景区节目的制作需求，是广西气象影视数字化建设的一部分。

通过虚拟演播室前置技术，实现虚拟与实景LED大屏密切结合，突破舞台限制，自由设计，此项技术不仅可以拓展旅游类气象服务节目、新闻类气象节目等，还可以制作党建、专家访谈类节目。

2.2 更换云图2.0气象节目制作播出系统

云图2.0系统是集制作和播出一体的气象节目制作播出系统，系统由播控端、图形渲染引擎和Datahub数据处理引擎。Datahub数据处理引擎可以处理Cimiss、Micaps、自动站等数据，数据包括整点气温、小时最高最低气温、小时相对湿度、逐小时降水、24小时降水、24小时变温、两米风速以及精细化报文、智能网格预报数据、模式预报等。处理后的数据通过本机共享盘同步到图文渲染引擎进行图形渲染进入播控端实现气象数据可视化的呈现。

云图2.0还拥有很多模板属性，可以调节模板出现的镜头位置和镜头运动的时间，编辑完的模板还可以直接出现，极大提高了制作效率。

3. 展望未来—气象影视节目发展趋势

3.1 虚幻引擎技术结合虚拟演播室。

虚拟演播室利用软件生成背景和模型，除了制作许多不存在的场景，还可以瞬间改变场景，电脑生成的背景和主持人完美融合，使虚拟演播室在气象影视节目中的优势凸显。在未来的气象节目发展中，基于虚幻引擎的实时广播合成系统技术结合虚拟演播室将成为潮流如图6、图7，营造“沉浸式”和“混合現实”身临其境式的观看体验。

Unreal Engine虚幻引擎技术是实时的，影视级渲染引擎，能够实时渲染百万到千万级的几何体，无论是灯光、材质、粒子等方面，表现力都是一流的，可以实现效果逼真的云、雨雪、雷电、雾霾、沙尘、水、流体模拟等，提供气象仿真的水，来应对气象数据快速发展的需求，并且在可视化领域具备前瞻性。

3.2 数据可视化趋势。

2021年4月，为深入贯彻党的十九届五中全会精神和习近平总书记关于气象工作的重要指示精神，强化科技创新在我国气象现代化建设全局中的核心地位，中国气象局制定了《中国气象局加强气象科技创新工作方案》，方案明确未来5年气象科技创新目标。数值模式、综合观测、预报预测等重要领域关键核心技术基本实现自主可控。攻关重大天气气候机理研究、下一代数值预报模式、第二代再分析系统、气象卫星遥感应用、新一代信息技术的气象融合应用、气象服务数字化智能化等市中国气象科技创新发展趋势。

由此，气象数据可视化领域就面临更多需求和挑战：①随着数值预报技术发迅猛发展，数据的空间网格尺度在迅速缩小，分辨率也大幅的提高;时间的间隔缩短;要素和空间层次更多。②气象卫星观测技术的更新，通道、分辨率、间隔指标要与国际发展同步。③数据同化技术的发展，同时也带来了更为精细和时间跨度更大的数据。④天气雷达、X波段等各类新技术应用到气象领域，数据量增长迅猛，对可视化效率要求更高。所以对于数据可视化首先就要提高数据可视化引擎的算力;其次，对于非气象人士，无论是政府部门还是普通观众，都需要有一套更为直观、移动、科学的三维显示工具;最后，还要提高数据可视化的实时效率。

刚刚提到未来的气象影视节目的发展趋势是将虚幻引擎技术引入虚拟演播室，那么在数据可视化方面在未来就需要开发全新的地理信息系统来承载各类气象数据，开发全新的数据显示插件，以及针对同化数据和雷达数据进行开发。

4. 小结

广西气象影视虚拟演播室，极大的展现了气象数据可视化的表现形式，应用在气象科普宣传方面也使节目在视觉观感上大力的提升。但是科技常新，我们气象影视制作人员要不断更新自己的认知和知识储备，挖掘新技术在气象可视化节目的方法。在及时、准确、可控发布气象预警信息的同时，也为政府应急部门搭建一个防灾减灾宣传的有效渠道，使公众更快速、方便地获得各类公共事件预警信息，增强其应对气象灾害的能力、提供高质量的气象服务水平。

参考文献：

[1]容军.虚拟现实技术在电视气象节目创新中的应用[J].企业科技与发展，2020（8）：466