虛擬演播室系統(tǒng)及其虛實(shí)結(jié)合技術(shù)

駱云中重慶市長壽區(qū)廣播電視臺，重慶　401220

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虛擬演播室系統(tǒng)及其虛實(shí)結(jié)合技術(shù)

駱云中
重慶市長壽區(qū)廣播電視臺，重慶401220

摘要在電視節(jié)目的制作中，常應(yīng)用虛擬演播室系統(tǒng)，因為其虛擬的特性使得節(jié)目的制作隨心所欲，在基于動態(tài)和靜態(tài)的場景設(shè)計下制作電視節(jié)目，使得電視節(jié)目的制作效率大大提升。所以在廣播電視系統(tǒng)的運(yùn)行中常采用此法來進(jìn)行節(jié)目制作，尤其是一些中小型電視臺，可以利用這種方面來充分滿足制作需求。本文即對虛擬演播室的發(fā)展及最新的虛實(shí)結(jié)合技術(shù)進(jìn)行了分析，使人們能夠?qū)μ摂M演播室系統(tǒng)有所了解。

關(guān)鍵詞虛擬演播室；虛實(shí)結(jié)合；技術(shù)

我國在20世紀(jì)改革開放之后經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活質(zhì)量逐步得到改善，對于娛樂活動也有了更多的要求，電視機(jī)是這個時代鮮明的產(chǎn)物，是絕大多數(shù)人的娛樂設(shè)備之一，因此也到了巨大的發(fā)展，無論是在頻道還是在電視節(jié)目上都有所增加，各大電視臺之間的競爭也越來越激烈。要想在激烈的競爭中占據(jù)主動權(quán)，就要在電視節(jié)目的質(zhì)量和成本上下功夫，為電視臺的口碑和經(jīng)濟(jì)效益做貢獻(xiàn)。虛擬演播室技術(shù)就是這樣環(huán)境下的一種技術(shù)，它能夠在電視節(jié)目的制作中隨心所欲地運(yùn)用各種創(chuàng)意，從而獲得節(jié)目質(zhì)量的提升和成本的下降。

1　虛擬演播室的發(fā)展

在傳統(tǒng)的電視節(jié)目的制作中，節(jié)目演播室的布景都是實(shí)實(shí)在在的，它不光要花費(fèi)經(jīng)費(fèi)來進(jìn)行材料的購買和維護(hù)上，而且有還要有專業(yè)的人員進(jìn)行場景的布置，這樣才能使節(jié)目正常錄制。但是這樣的布景無法靈活進(jìn)行場景上的變化，并且節(jié)目錄制結(jié)束后場景往往沒有太大的利用價值，若是要對其進(jìn)行更新以適應(yīng)新一期節(jié)目的需要則要花費(fèi)更多，并且在具體的節(jié)目效果上也差了很多。為了提升節(jié)目場景的靈活性，電視行業(yè)發(fā)展了色鍵制作技術(shù)，即在拍攝時用藍(lán)色幕布作為背景，在后期制作時用其他背景將藍(lán)色替換掉，用攝像機(jī)所拍攝的人或物圖像疊加到背景上去。這樣雖然在一定程度上提升了場景替換的靈活性，免去了場景布置高昂的費(fèi)用，但是卻使實(shí)際的節(jié)目效果大為降低，節(jié)目圖像顯得不真實(shí)。這種粗劣的技術(shù)在場景的發(fā)展中只是起到一個過渡作用，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其處理數(shù)據(jù)的能力更為強(qiáng)大，可以在虛擬中形成三維空間來當(dāng)作演播室的背景，它與色鍵技術(shù)最大的差別就是它可以與攝像機(jī)的移動同步進(jìn)行，這樣就相當(dāng)于攝像機(jī)直接拍攝，使節(jié)目效果更為真實(shí)，這就是虛擬演播室技術(shù)。一般虛擬演播室技術(shù)是基于綠箱和藍(lán)箱的環(huán)境來進(jìn)行的，這樣的運(yùn)用會有一定的局限性，所以它結(jié)合了當(dāng)今先進(jìn)的定位技術(shù)，使演播室技術(shù)更加貼近現(xiàn)實(shí)，它最大的特點(diǎn)就是不再需要藍(lán)箱的協(xié)助就可以熟練的運(yùn)用各種虛擬技術(shù)，使節(jié)目能夠運(yùn)用各種特效等，如綜藝節(jié)目、演唱會等都可以使用這種技術(shù)來增加現(xiàn)場氣氛，它就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)功能的虛實(shí)結(jié)合技術(shù)。

2　早期虛擬演播室

上面已然說過，早期的虛擬演播室是將計算機(jī)場景工作站生成的圖像替換藍(lán)箱作為演播室的背景，為了保證主持人、攝像機(jī)與背景三者的一致，需要對三維圖像進(jìn)行變換，使其能夠與攝像機(jī)同步，這樣就不會產(chǎn)生主持人是漂浮在背景上的感覺，使節(jié)目更加真實(shí)。在計算機(jī)工作站的圖像與藍(lán)箱進(jìn)行背景替換時，需要用到光學(xué)識別技術(shù)和傳感跟蹤方式，這兩種技術(shù)在識別和跟蹤的敏感性上較高，能夠滿足替換要求。在實(shí)際的背景替換時，由攝像機(jī)拍攝的視頻圖像數(shù)據(jù)流分兩部分輸送，一部分由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理來獲取信息的參數(shù)，另一部分則要交由延時器以保證計算機(jī)三維圖像和藍(lán)箱背景的時間同步，然后將主持人的識別標(biāo)志和藍(lán)色背景去掉，替換三維圖像。

經(jīng)過上面對于虛擬演播室工作的介紹我們可以發(fā)現(xiàn)，虛擬背景替換的關(guān)鍵是對攝像機(jī)、主持人、三維場景的關(guān)系進(jìn)行處理，而在這三者中，主持人和虛擬場景是在可控范圍內(nèi)的，而攝像機(jī)為了完成拍攝任務(wù)，通常需要完成俯仰、調(diào)焦等工作，需要進(jìn)行大量的動作，所以對這些動作的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時跟蹤就是虛擬演播室技術(shù)的關(guān)鍵。

3　虛擬演播室系統(tǒng)應(yīng)該注意的問題

3.1燈光

平時我們可以從各種渠道指導(dǎo)在電視或者其他節(jié)目的拍攝中，對于燈光總有著要求，尤其是在電影的某些場景中，燈光師更是舉足輕重。在虛擬演播室的藍(lán)箱中，節(jié)目錄制時要保證藍(lán)箱上的燈光被照得非常均勻，這樣由藍(lán)箱內(nèi)的多個攝像機(jī)摳出的圖像才不會有藍(lán)邊或者摳透現(xiàn)象。在藍(lán)箱的6個面內(nèi)，容易在燈光方面出現(xiàn)問題的是地面，所以要在這方面進(jìn)行重視。除了燈光照在藍(lán)箱上外，還要注意燈光與人體或者物體的接觸，有時候因為燈光照射不均勻，就會出現(xiàn)摳透現(xiàn)象。除了上述這些外，藍(lán)箱本身的質(zhì)量也是影響燈光效果的元素，如藍(lán)箱的材料有問題導(dǎo)致藍(lán)色不均勻或者使藍(lán)箱的拐角處不夠圓潤，有時因為這些使圖像發(fā)生抖動。在對藍(lán)箱內(nèi)的人或物體進(jìn)行打光時，往往會因為反射原因在藍(lán)箱的對應(yīng)位置上產(chǎn)生光照，整個需要在錄制前進(jìn)行補(bǔ)光處理。藍(lán)箱的藍(lán)色明亮度對于摳像也有影響，過于明亮?xí)瓜鄳?yīng)的前景物體的邊緣也較亮，會被系統(tǒng)色鍵消除，為了補(bǔ)償消除，需要對物體邊緣進(jìn)行適量的補(bǔ)光。有時候為了表達(dá)更明顯的真實(shí)感，燈光師會利用燈光來在藍(lán)箱內(nèi)投下投影，使投影進(jìn)入虛擬空間。

3.2服裝

在虛擬演播室的運(yùn)行中，成像的好壞不僅與燈光有關(guān)，與主持人所著服裝也有關(guān)系，因為摳像的緣故，其服裝要避免與背景相似，否則會被摳掉；而一些白色、淺色、細(xì)格子、發(fā)光的衣物，也會對摳像結(jié)果造成影響。并且主持人服裝與背景的搭配合適與否，也關(guān)系著是否會對節(jié)目有所增色。

4　虛實(shí)結(jié)合技術(shù)

在色鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了虛擬演播室技術(shù)，使電視節(jié)目的錄制更為靈活，不必再購買布置材料，也不用擔(dān)心主持人與背景結(jié)合度不夠。但是究其原理，虛擬演播室也還是用虛擬的場景來模仿現(xiàn)實(shí)的場景，要想在眾多的電視臺之間脫穎而出，就要在這方面進(jìn)行革新，來增強(qiáng)虛擬的現(xiàn)實(shí)感，被稱作虛實(shí)結(jié)合技術(shù)。虛實(shí)結(jié)合技術(shù)的發(fā)展是隨著計算機(jī)技術(shù)對于圖形和可視化技術(shù)的控制力逐漸提升的，它可以在現(xiàn)實(shí)世界中營造一個虛擬的環(huán)境，并與真實(shí)世界融為一體，使節(jié)目效果趨向于真實(shí)。與虛擬演播室技術(shù)相比，兩者使用的背景不一樣，虛擬演播室的背景是計算機(jī)站形成的數(shù)據(jù)圖像，而虛實(shí)結(jié)合技術(shù)的背景則是真實(shí)的現(xiàn)實(shí)世界。

虛實(shí)結(jié)合技術(shù)根據(jù)原理上的不同，可以分為2類：一類由摳像填充技術(shù)支撐，同色鍵原理相同，將攝像機(jī)拍攝的信號輸入經(jīng)色鍵器將對應(yīng)顏色摳掉，剩下的信號作為Matte信號填充成為一路鍵信號，與攝像機(jī)的信號合成成為一路完整的信號；另一類由直接鍵信號技術(shù)支撐，它與摳像填充技術(shù)不同，不需要色鍵器，攝像機(jī)拍攝的信號直接作為背景信號，并且攝像機(jī)運(yùn)動的映射也被傳感器傳到虛擬攝像機(jī)上，使虛擬攝像機(jī)出現(xiàn)各種動作，用渲染引擎渲染三維虛擬元素。這2種不同技術(shù)支撐的虛實(shí)結(jié)合技術(shù)分別有不同的應(yīng)用場景，前者對于顏色要求單一，可以作為演播室的仿真大屏幕，后者虛擬元素則可以作為場景中的各種物體。

5　結(jié)論

隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對于娛樂的要求也越來越高，從目前來看，電視仍將是未來幾十年的主要娛樂方式之一，并且人們的思想認(rèn)識和欣賞水平也在逐步提高，要想在觀眾心理留下印象，就需要用更為成熟科學(xué)的手段來進(jìn)行電視節(jié)目的制作，努力提升節(jié)目的質(zhì)量。虛擬演播室和虛實(shí)結(jié)合技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的制作技術(shù)，它能夠更靈活地使用場景，營造一個完美的虛擬效果，來使節(jié)目效果最大化。隨著虛擬技術(shù)的日漸成熟，虛擬演播室和虛實(shí)結(jié)合技術(shù)也必將在其他領(lǐng)域發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0129-02

作者簡介：駱云中，重慶市長壽區(qū)廣播電視臺。