虛擬演播室技術(shù)研究分析

王少偉 浙江廣播電視集團(tuán)

一、演播室技術(shù)概述

(一)虛擬演播室技術(shù)形成過程

1.色鍵技術(shù)

在現(xiàn)代的電視臺(tái)進(jìn)行相關(guān)的制作電視節(jié)目的過程中使用最為廣泛的技術(shù)是色鍵技術(shù)，使用者純色的背景，應(yīng)用色鍵技術(shù)的處理，將需要的土進(jìn)行處理，把節(jié)目主持人從相應(yīng)的背景中脫離出來，在放入其他的視頻中。應(yīng)用這種技術(shù)的缺點(diǎn)在于，當(dāng)機(jī)器與人物移動(dòng)過程找那個(gè)，技術(shù)合成的背景不能隨著機(jī)器和人物大的移動(dòng)而進(jìn)行相應(yīng)的變換，無法通過摳圖進(jìn)行缺點(diǎn)的改善，改善節(jié)目背景與前端的透視之間的關(guān)系。應(yīng)用局限在二維動(dòng)畫的制作。

2.虛擬演播室技術(shù)

以上的色鍵技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了一定的效果的制作，其中的問題也是非常的凸顯的，由此在色鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上就產(chǎn)生了攝像機(jī)的跟蹤技術(shù)，通過技術(shù)人員對(duì)機(jī)器的參數(shù)、運(yùn)動(dòng)的參數(shù)、攝像機(jī)空間的位置和角度之間的參數(shù)，由此判別機(jī)器、任務(wù)虛擬環(huán)境間的位置上的相對(duì)的關(guān)系，指揮著虛擬場(chǎng)景中應(yīng)該產(chǎn)生的景，這樣的結(jié)果是結(jié)合的更為真實(shí)。運(yùn)用虛擬的演播室技術(shù)，相關(guān)的電視臺(tái)可以在外景的建立上減少搭建，模擬計(jì)劃的節(jié)目的外景的需求。

(二)虛擬演播室的原理

在進(jìn)行演播時(shí)，使用的虛擬演播室會(huì)應(yīng)用到U型或者是L型藍(lán)箱，在最終的處理階段，合成三維的過程中，應(yīng)用色鍵的相關(guān)技術(shù) 將主持人物從中拿出來，通過對(duì)攝像機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡與處在的位置對(duì)主持人的相對(duì)位置進(jìn)行判別，將主持人的位置定的更為合理有效，隨著真實(shí)的變化而變化，將最終展現(xiàn)的畫面更為真實(shí)、逼真。與傳統(tǒng)意義上的拍攝不同點(diǎn)有，虛擬演播室的拍攝中需要應(yīng)用到大量的數(shù)字?jǐn)z像的技術(shù)在其中，機(jī)器的圖像的相關(guān)的信號(hào)經(jīng)過延時(shí)裝置后，傳送到色鍵技術(shù)中進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終形成主要的信號(hào)，進(jìn)行最終的傳輸。

二、數(shù)字虛擬演播室的構(gòu)成

(一)攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)

在相應(yīng)的節(jié)目的拍攝的進(jìn)程中，為了達(dá)到更好的拍攝的角度，需要不斷的對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行著移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，而且拍攝的畫面也需要進(jìn)行著改變。但是，在實(shí)際的過程中，出現(xiàn)了主持人與機(jī)器的同時(shí)移動(dòng)后，需要的背景環(huán)境也需要進(jìn)行相應(yīng)的更換，這就要求環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的變化，環(huán)境在該過程中需要同步進(jìn)行著更換、移動(dòng)。栽傳統(tǒng)的演播室的拍攝中，科學(xué)技術(shù)水平相對(duì)來說比較落后些，在開展拍攝的過程中這些問題都不在考慮的范圍內(nèi)，因此在畫面的合成中需要盡心簡(jiǎn)潔的二維的畫面合成。為提升畫面的真實(shí)程度，需要將相應(yīng)的攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)加進(jìn)去才可以進(jìn)行更好的合成。在演播室的技術(shù)應(yīng)用中有一項(xiàng)重要的指標(biāo)是攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)技術(shù)，目前的應(yīng)用最為廣泛。

1.圖像識(shí)別定位跟蹤系統(tǒng)

在圖像的識(shí)別定位跟蹤技術(shù)的應(yīng)用中使用的是圖像的識(shí)別算法進(jìn)行的處理，在使用的攝像機(jī)拍攝到圖像之后，機(jī)器自身進(jìn)行設(shè)分析、處理，對(duì)相應(yīng)的匹配與圖像進(jìn)行處理，進(jìn)而得到機(jī)器的位置的參數(shù)。這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用的最大的優(yōu)勢(shì)在于，攝像機(jī)上不必要安裝額外的傳感器，維修成本較低，識(shí)別的相關(guān)工作都是依靠著計(jì)算機(jī)進(jìn)行。

2.傳感器定位跟蹤

在技術(shù)應(yīng)用的過程中，要在拍攝的攝像機(jī)上安裝相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)記錄的設(shè)備，在鏡頭運(yùn)動(dòng)的過程中，通過編碼器進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的反饋、識(shí)別。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有，在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)的過程中，可以實(shí)時(shí)的反饋鏡頭的相對(duì)位置，直接進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理，沒有時(shí)間的延緩，縱使過程中的運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，也可以得到準(zhǔn)確的參數(shù)。該技術(shù)中，可以進(jìn)行多個(gè)攝像機(jī)的同步運(yùn)作，后期的圖像處理也很快捷、方便。由于傳感器的布置需要多個(gè)，這就造成了投入的成本有了較大的提升，技術(shù)上的困難也相對(duì)增多，系統(tǒng)在運(yùn)作中也需要確保穩(wěn)定、可靠，一旦故障出現(xiàn)，就需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新運(yùn)作，所有的參數(shù)都需要進(jìn)行重新校準(zhǔn)，困難重重。

3.紅外線跟蹤技術(shù)

該技術(shù)的應(yīng)用中主要應(yīng)用的是紅外線LED目標(biāo)定位，將該設(shè)備安裝在虛擬的演播室中的攝像機(jī)上，這樣就可以給主持人的身體各個(gè)部位發(fā)射光線，經(jīng)過技術(shù)上的相應(yīng)的處理之后，就可以應(yīng)用檢測(cè)儀對(duì)紅外線進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的定位的功能。

4.超聲波跟蹤

在超聲波的跟蹤技術(shù)中，應(yīng)用了超聲波對(duì)攝像機(jī)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位與判別，技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)在于，攝像機(jī)的活動(dòng)便利，受限的條件少，而且相對(duì)的精度提升，計(jì)算方面的工作量也相對(duì)減少，時(shí)間延遲上也大大降低。

(二)虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)

在現(xiàn)代的演播室的技術(shù)中的核心是虛擬場(chǎng)景的生成的相關(guān)的系統(tǒng)，如何將穩(wěn)定、快捷的將三維的演播室中的虛擬的場(chǎng)景進(jìn)行形象、生動(dòng)、逼真的轉(zhuǎn)化是最為關(guān)鍵的。在制作演播室中的三維的虛擬的場(chǎng)景過程中，需要對(duì)計(jì)劃的三維的場(chǎng)景應(yīng)用三維軟件進(jìn)行模型的建立，對(duì)相應(yīng)的不同定義的物體定義不同的顏色進(jìn)行標(biāo)示，依據(jù)設(shè)定的技術(shù)進(jìn)行位置的安排。在三維的場(chǎng)景系統(tǒng)中，對(duì)相應(yīng)的場(chǎng)景有著較高的要求，與此同時(shí)，畫面的效果要真實(shí)，視覺 上要有沖擊力。為提升三維場(chǎng)景的虛擬的展現(xiàn)效果，最終還是需要對(duì)畫面中的相關(guān)的細(xì)節(jié)進(jìn)行移動(dòng)程度上的處理，需要在一定的算法上進(jìn)行相應(yīng)的處理。

在虛擬的演播室的技術(shù)應(yīng)用中，光影是畫面真實(shí)性的關(guān)鍵的要素之一，必須最大程度上保障演播室內(nèi)的相應(yīng)的需求的光影的變化與拍攝節(jié)目的一致性，才可以的減少觀眾面前呈現(xiàn)的畫面的效果，不致使觀眾面對(duì)畫面有違和感。在以往，虛擬的演播室的應(yīng)用中，對(duì)相應(yīng)的燈光的使用有著較高的要求，為最大的滿足要求，使用大功率的燈光進(jìn)行，發(fā)熱量大，使得主持人的工作環(huán)境較為惡略。之后，LED燈技術(shù)上的突破，攝像機(jī)技術(shù)也逐漸成熟，對(duì)亮度要求的降低，LED的自身的光線柔和、均勻的特點(diǎn)，得到了大量的使用。

三、技術(shù)應(yīng)用

在現(xiàn)代社會(huì)的演播室技術(shù)中，虛擬技術(shù)得到了最為廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用在節(jié)目的相關(guān)的追蹤、視頻的建立中，主要的方向有三點(diǎn)。

(一)虛擬場(chǎng)景的制作

在之前的節(jié)目中，不相同的節(jié)目會(huì)有著不一樣的風(fēng)格，演播室內(nèi)的風(fēng)格不同，不同的節(jié)目需要在不同的場(chǎng)場(chǎng)景房進(jìn)行，需要著大量的人力、物力的支持。虛擬的技術(shù)的廣泛應(yīng)用，只需對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行著不同的設(shè)置，隨用隨調(diào)取，最大程度上提升了演播室的利用，節(jié)省了投入與人力。

(二)虛擬節(jié)目?jī)?nèi)容的制作

現(xiàn)實(shí)進(jìn)行虛擬，可以簡(jiǎn)便快捷的 表現(xiàn)宏觀上的失誤，也可以將微觀世界記性展現(xiàn)，最大程度上將節(jié)目?jī)?nèi)容資源進(jìn)行了擴(kuò)充，為觀眾的視野畫面感的提升起到了促進(jìn)作用。

(三)虛擬移動(dòng)場(chǎng)景的制作

節(jié)目的處理制作中，將相應(yīng)的背景進(jìn)行開窗表現(xiàn)為顯示器的形式，將相關(guān)的視頻、動(dòng)畫進(jìn)行插入背景中，強(qiáng)化節(jié)目的表現(xiàn)形式，將節(jié)目的活力進(jìn)行最大的提升。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷的發(fā)展進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的水平提升，視屏方面的數(shù)字化的技術(shù)逐漸成熟，電視節(jié)目也日漸豐富。虛擬演播室的建立在前期需要投入大量的成本，但是在通用性上具有很大的優(yōu)勢(shì)，這樣就使得后期的 投入減少了很多，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來看，演播室中的虛擬演播室技術(shù)的應(yīng)用是一種最為經(jīng)濟(jì)、使用的技術(shù)，而且畫面的表現(xiàn)力強(qiáng)，視覺更為豐富多樣化。