淺談海洋預(yù)報節(jié)目虛擬演播室系統(tǒng)的選擇

虛擬演播室是一種全新的電視節(jié)目制作工具，近幾年，以摳像為主的傳統(tǒng)演播室已不再為大眾所喜歡，代替它的是虛擬演播室，隨著科技的發(fā)展，高清設(shè)備走入人類的生活，高清的虛擬演播室系統(tǒng)也很快成為電視節(jié)目制作的首選。攝像機(jī)跟蹤、三維場景生成、色鍵是虛擬演播室系統(tǒng)中關(guān)鍵的三大技術(shù)，燈光的選擇和布置是另一大重要的技術(shù)，這些技術(shù)決定了虛擬演播室的質(zhì)量和性能。根據(jù)這四大技術(shù)及海洋預(yù)報節(jié)目的特點(diǎn)，結(jié)合本單位的資金、設(shè)備、場地等情況，經(jīng)廣泛而詳細(xì)的調(diào)研，充分的系統(tǒng)比較，最終本單位選擇了杭州高清維斯雙機(jī)位、單通道高清虛擬演播室，主要用于日常的海洋預(yù)報電視節(jié)目和電視訪談節(jié)目的制作。本文將以本單位的實際情況為基礎(chǔ)，從五個方面來探討虛擬演播室的選擇。

一、從視頻格式來選擇虛擬演播室

按視頻格式來分，虛擬演播室系統(tǒng)可分為模擬、數(shù)字和數(shù)字高清。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字電視機(jī)的普及，數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)的市場占有率的提升，電視制作、播出設(shè)備的數(shù)字化，模擬的設(shè)備已慢慢淡出人們的視線。近幾年，許多電視臺主推1-2個頻道的高清數(shù)字節(jié)目，并把它作為一個試點(diǎn)，逐步向所有頻道推廣。作為省級海洋預(yù)報節(jié)目制作的承擔(dān)單位，電視頻道的播出信號變化關(guān)系到海洋預(yù)報節(jié)目輸出信號的變化。根據(jù)《廣電總局關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》要求，數(shù)字高清已成為未來電視行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，高清虛擬演播室也必然成為我們的首選。

二、從虛擬演播室系統(tǒng)關(guān)鍵的三大技術(shù)方面來選擇虛擬演播室

虛擬演播室是近幾年來隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和色鍵技術(shù)不斷改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新型的電視節(jié)目制作系統(tǒng)，是一種只有演員和道具，不需要實際場景的演播室系統(tǒng)，是由傳統(tǒng)演播室扣像技術(shù)上發(fā)展起來的系統(tǒng)。它擯棄了傳統(tǒng)扣像前景和背景不能同步變化，畫面合成生硬的弊端，將背景畫面的變化與前景的變化同步，甚至前景人物能自由穿插游走于背景物體中，兩者緊密融合在一起，成為一個有機(jī)的整體。

典型的虛擬演播室是由攝像設(shè)備、攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)（獲取攝像機(jī)的位置和動作參數(shù)）、計算機(jī)圖形工作站（用于生成虛擬場景）、色鍵合成器（用于將攝像機(jī)前景和虛擬場景合成一個圖像）四部分組成。決定合成圖像的質(zhì)量和畫面美觀度最重要的因素是攝像機(jī)跟蹤，三維場景生成和色鍵。

（一）攝像機(jī)跟蹤

攝像機(jī)跟蹤技術(shù)是前景和背景畫面同步變化的一個關(guān)鍵技術(shù)。它可以幫助我們自動獲取攝像機(jī)在演播室中的空間位置（x,y,z），運(yùn)動參數(shù)（搖移、俯仰），鏡頭參數(shù)（變焦、聚焦）等，來判斷攝像機(jī)、主持人、虛擬場景間的相對位置關(guān)系，實現(xiàn)真實攝像機(jī)和虛擬場景中的虛擬攝像機(jī)的綁定，真實攝像機(jī)參數(shù)的變化帶動虛擬攝像機(jī)參數(shù)的變化，從而使虛擬場景能和主持人這個前景有機(jī)的融合在一起，增強(qiáng)畫面的真實感和立體感。目前攝像機(jī)跟蹤技術(shù)有機(jī)械傳感器跟蹤、圖像識別跟蹤、紅外線跟蹤、超聲波跟蹤、輔助攝像機(jī)跟蹤技術(shù)等，其中最常用的是機(jī)械傳感器跟蹤和圖像識別跟蹤技術(shù)。

機(jī)械傳感器跟蹤是指在攝像機(jī)鏡頭和云臺上安裝傳感器和相關(guān)電子裝置，通過托架與鏡頭上變焦環(huán)和聚焦環(huán)的齒輪緊密咬合，把攝像機(jī)的運(yùn)動和鏡頭等參數(shù)通過串行接口傳送到計算機(jī)。圖像識別跟蹤也稱網(wǎng)格跟蹤，是將一個精確的網(wǎng)格圖案以不同的藍(lán)色繪制于藍(lán)箱的正面，通過攝像機(jī)識別這種圖案并與計算機(jī)跟蹤軟件及硬件預(yù)先確定的模型進(jìn)行對比，以確定物體與虛擬場景的透視關(guān)系及距離。下面是兩種跟蹤方式具體項目比較（如表1）。

從表一可看出，兩種跟蹤方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。事實上，并不存在適合任何場所的完美解決方案，只有根據(jù)實際情況，選擇對己方較有利的方案。本單位用于演播室的房間大小為9.8×5.8m，面積不是很大。一方面鑒于在機(jī)械傳感器跟蹤技術(shù)下，能擺脫網(wǎng)格的限制，可快速的進(jìn)行鏡頭的移動，跟蹤精度較高；另一方面在攝錄過程中，很小的空間范圍內(nèi)，不需要攝像機(jī)機(jī)位的移動。所以綜合考慮各種因素，決定采用機(jī)械傳感器跟蹤技術(shù)。

（二）三維場景生成

目前，能滿足各種需求、適應(yīng)各個階層的演播室類型有二維虛擬演播室、二維半虛擬演播室、三維虛擬演播室。二維虛擬演播室的虛擬背景一般采用圖形圖像處理卡，生成二維背景圖像；二維半虛擬演播室的虛擬背景必須在3dsmax等三維動畫編輯軟件中設(shè)計制作成三維模型的場景，并事先渲染成大尺寸高質(zhì)量的位圖，作為合成場景中的背景使用，是一個假三維的虛擬場景。三維虛擬演播室的特點(diǎn)是可以創(chuàng)建真正三維的虛擬場景，虛擬攝像機(jī)和真實攝像機(jī)運(yùn)動參數(shù)的同步變化，可以得到與前景圖像成正確透視關(guān)系的三維虛擬場景，與二維和二維半演播室相比，場景更逼真、空間感更強(qiáng)，具有較大的發(fā)展優(yōu)勢和廣泛的發(fā)展空間。維斯Viz Virtual Studio虛擬演播室是一個三維的虛擬演播室，它的虛擬場景制作軟件是viz Artist，是一款用于制作絢麗圖像先進(jìn)的實時動畫圖像創(chuàng)作系統(tǒng)，能輕松、迅速地制作出大量的實時三維動畫，軟件界面友好，操作簡單，兼容性強(qiáng)。除此之外，它豐富的標(biāo)準(zhǔn)特效插件庫和眾多高級特效插件庫，能實現(xiàn)許多意想不到的效果，另一方面，viz Artist還允許用戶自建材質(zhì)、紋理、模型、粒子等效果模塊，給了用戶一定的創(chuàng)作空間，既適合初級水平的人員使用，又給了高級水平制作人員的一個創(chuàng)作舞臺。這一點(diǎn)非常適合在我們單位使用。

（三）色鍵

色鍵是對背景畫面的某一種顏色分量進(jìn)行鍵出覆蓋，使主持人、實物道具和虛擬背景之間可以相互動態(tài)遮擋，實現(xiàn)主持人在虛擬或?qū)嵨锖蠓交蚯胺叫凶叩男ЧＲ虼?，鍵信號的質(zhì)量關(guān)系到合成后的畫面質(zhì)量。實時高清色鍵器Ultimatte11是最高等級的色鍵，也是目前用的最多，客戶反映效果最好的色鍵，它能產(chǎn)生自然的邊緣過渡效果，能快速處理陰影、頭發(fā)絲、透明體和煙霧，并具有以下三大特點(diǎn)，一是與其他色鍵相比，它采用前景和背景分別處理后再相加混合的方式，這種方法能提高畫面清晰度；二是使用特有算法產(chǎn)生遮罩信號，可以更好地從前景物體中區(qū)分出背景；三是Ultimatte含有專門用來抑制由藍(lán)屏溢出的光引起的色污染，同時允許在前景上再現(xiàn)藍(lán)色陰影。在虛擬演播室中，這些特點(diǎn)都能保證圖像合成的最終質(zhì)量。

三、虛擬演播室的燈光選擇

本中心由于環(huán)境條件的限制，用來建設(shè)演播室的房間高度低、空間小，使用傳統(tǒng)的演播室燈光，燈光設(shè)備體積大，布光困難，容易造成布光不勻的現(xiàn)象。經(jīng)過比較，選擇了一套能適合于層高較低演播室的燈光設(shè)備和可移動的補(bǔ)光設(shè)備，這套設(shè)備中，燈具均采用新型LED光源。led燈體積小，發(fā)光率高，壽命長、節(jié)能，且是冷光源，產(chǎn)生熱量較小，非常適合在層高較低的演播室中使用。

四、從系統(tǒng)的特點(diǎn)方面來選擇

系統(tǒng)的特點(diǎn)包括系統(tǒng)的先進(jìn)性、成熟性、穩(wěn)定性、兼容性等方面。很多用戶在購買產(chǎn)品時由于過分追求功能而忽略了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和兼容性，其實穩(wěn)定性有時比功能還要重要。就如本中心的工作來說，系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定，會直接導(dǎo)致預(yù)報產(chǎn)品不能按時送出，電視節(jié)目不能按時播出的情況，這種情況，對于我們來說無疑是致命的，所以系統(tǒng)必須在穩(wěn)定性方面經(jīng)得起考驗。

中心除了要購置的高清虛擬演播室外，還有一批在使用的標(biāo)清設(shè)備。目前除一檔節(jié)目是高標(biāo)清同步播出外，其他兩檔節(jié)目都是標(biāo)清播出，所以為了配合電視頻道播出的視頻格式要求，需要所有設(shè)備必須要高標(biāo)清兼容。

經(jīng)過調(diào)研，高清公司提供的產(chǎn)品在先進(jìn)性、成熟性、穩(wěn)定性、兼容性方面滿足了我們的需求。

五、其他軟件的選擇

除了虛擬演播室的軟件外，本單位在制作預(yù)報模板過程中，與一般節(jié)目不同的是還需要大量高清晰度、高分辨率的地圖、地形圖等素材，以及上屏數(shù)據(jù)字幕處理軟件，幫助提升海洋預(yù)報制作的水平和效率，以期獲得良好的視覺效果。Viz天氣包裝系統(tǒng)滿足了我們的需求，不僅能免費(fèi)提供大量的高分辨率的地圖、地形圖的素材，而且由于它的最大限度的基于模板的方案，使用輕松、方便，通過程序的數(shù)值轉(zhuǎn)化功能，直接生成上屏字幕，不需要手動修改數(shù)據(jù)字幕，整個制作過程全程數(shù)字化，在海洋預(yù)報節(jié)目制作過程中，能提高工作效率，提升數(shù)值的精確度。

表1 機(jī)械傳感跟蹤和圖像識別跟蹤技術(shù)對比

六、廠家實力

選擇虛擬演播室系統(tǒng)時，產(chǎn)商、產(chǎn)品的信譽(yù)也很重要，最好選用那些國內(nèi)外知名度較高的，信譽(yù)度較好的，在市場上有一定份額的產(chǎn)品，電視媒體部門選擇的產(chǎn)品必須要達(dá)到廣播級的要求。除此外，強(qiáng)大的制作團(tuán)隊陣容也很重要。強(qiáng)大的團(tuán)隊?wèi){借對產(chǎn)品的熟悉性，能幫助我們更快地熟悉產(chǎn)品的使用方法，能為我們提供較寬廣的創(chuàng)意思維，并為我們制作出較滿意的產(chǎn)品。

綜上所述，本單位根據(jù)視頻格式選擇了高清虛擬演播室；根據(jù)場地高度低，面積小的特點(diǎn)，選擇機(jī)械跟蹤技術(shù)，led燈光；色鍵選用最頂級的Ultimatte11色鍵；選用有利于海洋預(yù)報節(jié)目制作的Viz Weather天氣包裝系統(tǒng)。滿意于高清公司強(qiáng)大的制作團(tuán)隊，不僅能幫助我們設(shè)計、制作出有特色、美觀度較強(qiáng)的海洋預(yù)報電視模板，又使我們獲得了有力的技術(shù)支持。希望以上幾點(diǎn)在虛擬演播室的選擇方面能給同行帶來一定的借鑒作用。

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