虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用

劉陽

摘要：虛擬演播室是一種僅包括演員與道具，無需真實場景的演播室平臺。它不但為電視節(jié)目的開發(fā)提供了領(lǐng)先的制作方式與極其自由的開發(fā)空間，同時在完善節(jié)目開發(fā)形式、減少節(jié)目設(shè)計成本等領(lǐng)域也擁有巨大的價值。

關(guān)鍵詞：虛擬演播室;三維技術(shù);色鍵技術(shù)

中圖分類號：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0070-01

1 虛擬演播室主要操作原理

虛擬演播室技術(shù)是融入了色鍵技術(shù)與電腦圖形處理技術(shù)的前提下獲得成長的，以往的色鍵技術(shù)在摳像時，前后景間難以維持不錯的透視關(guān)系，讓人產(chǎn)生一種前景與背景不匹配的感覺，并讓人感到十分虛假。虛擬演播室因為采用了追蹤技術(shù)，電腦經(jīng)由探究相機(jī)的運(yùn)動參數(shù)，例如位置、俯仰等等，對虛擬情景的一些參數(shù)可以立即加以協(xié)調(diào)，確保前后景之間能夠維持精準(zhǔn)的透視關(guān)系，實時建立和前景之間具有關(guān)聯(lián)的追蹤信號，經(jīng)由色鍵器對經(jīng)過延時的前景信號開展摳像處置，接下來和虛擬場景加以結(jié)合，人物和虛擬場景可以達(dá)成共同變化，最終利用渲染控制電腦將電視節(jié)目進(jìn)行相應(yīng)的播放。

2 虛擬演播室制作技術(shù)步驟講解

虛擬演播室制作的流程重點由演播室情景建模、藍(lán)箱拍攝制作、后期效果合成3個步驟而構(gòu)成。

2.1 演播室情景建模

在演播室建模前，開發(fā)人員需參考前期的相關(guān)信息采集并設(shè)計出情景的平面圖與三維圖，經(jīng)由建模軟件在電腦中畫出情景模型。建模不僅對模型的精度標(biāo)準(zhǔn)很高，另外還需呈現(xiàn)出一定的藝術(shù)美感，需要創(chuàng)作者一方面可以科學(xué)地配置各種有利資源，另一方面還需對電視圖像以及鏡頭操作等保持較好的把握。建模離不開構(gòu)思，而創(chuàng)意也是極為關(guān)鍵的一點，藝術(shù)美感更是不可缺少的。

2.2 藍(lán)箱拍攝制作

相機(jī)拍攝表演者在藍(lán)箱中表演（前景信號），電腦虛擬情景建立平臺從追蹤系統(tǒng)中接納相機(jī)的運(yùn)動信號，然后立即給出虛擬的立體情景（背景信號），接下來采用視頻合成技術(shù)將這兩者予以摳像操作，最后就有了主持人與虛擬情景相互融合的絕佳效果。

2.3 后期合成

在立體演播室中，將拍攝的東西和虛擬情景加以匯總、整理，最終便有了視頻。在形成影片時必須關(guān)注生成格式的挑選，挑選PAL制生成，如此才能儲存各種影片，并且在不同的電視臺播出。

3 虛擬演播室制作的核心技術(shù)研究

3.1 幾何建模技術(shù)

此處將《百曉講新聞》中的虛擬情景模型視為案例加以探討，這個節(jié)目中運(yùn)用的系統(tǒng)是3DS MAX8.0。在建模前，第一，必須將情景模型的單位先設(shè)為mm，所建模型必須用3dmax透視圖作為主地平面，原因在于可以確保模型的占比與藍(lán)箱中的比例維持相同。第二，必須挑選能夠進(jìn)行編輯的多邊形（POLYGON）技術(shù)來設(shè)立模型，情景內(nèi)的每一個模型均需為POLYGON模型，不可有PATCH等其他模型，如此才可確保得到的3DS文件在加入到立體演播室中時模型的相關(guān)位置都是合理、精準(zhǔn)的。第三，在建模時必須盡量使用最小點面的模型。舉例，使用一個圓柱體來當(dāng)做地面，因為其下表面是用肉眼無法看到的，因此對那些無法看到的面，就應(yīng)該相應(yīng)地予以刪除，如此能夠節(jié)約一定的空間，從而讓軟件在渲染時能夠更順暢。對與相機(jī)相對較遠(yuǎn)的模型而言，其自身的縱深比其與相機(jī)間的距離要小很多，因此看起來會減少其立體感，該領(lǐng)域的模型，能夠以平面上的東西來取代。比如說，設(shè)計一面掛有各種飾品的墻，墻上的畫能夠以一個平面來取代，然后通過材質(zhì)來讓其看起來有質(zhì)感。對某些不規(guī)則的模型，包括模型內(nèi)的天花板、地板等，能夠先運(yùn)用布爾運(yùn)算制作模型，接下來再變?yōu)槟軌蚓庉嫷亩噙呅巍?/p>

3.2 材質(zhì)貼圖與燈光技術(shù)

結(jié)束每一個建模后，必須對此類模型建立其表面的特性，換句話說就是提供材質(zhì)貼圖，如此才能讓模型給人一種更符合實際的體驗。在材質(zhì)貼圖環(huán)節(jié)必須結(jié)合模型的材料以及貼圖，同時和實際生活中的相關(guān)屬性相吻合，詳細(xì)反映在模型的色彩、透明水平、反光度等特征，材質(zhì)的最終效果是各種特征貼圖融合所帶來的效果。舉例必須協(xié)調(diào)柱子的金屬感，那就必須在反射貼圖、高光貼圖等方面分別調(diào)節(jié)其相關(guān)效果，進(jìn)而達(dá)成各種貼圖所產(chǎn)生的效果。

在給模型供應(yīng)燈光時，必須重點注意下面幾點：首先，必須以光度學(xué)燈光或VRay燈光，不使用標(biāo)準(zhǔn)燈光，由于在烘焙的環(huán)節(jié)中，上述兩種燈光均能給人一種極為逼真的效果。其次，必須更好地采用體積光，在數(shù)字燈光的含義中，體積光屬于燈光的一種獨(dú)有屬性（即能展現(xiàn)燈光的大氣效應(yīng)），不管是點光源、面光源等，僅需對該特征給予適宜的安排，就能帶來不錯的體積光效果。再次，必須留意布光的相關(guān)步驟，燈光間會相互影響，因此科學(xué)的布光順序能夠極大地提升工作效率。首先以光度學(xué)內(nèi)的目標(biāo)點光源通過陣列的方式進(jìn)行安排，然后通過目標(biāo)面光源來反映主題，最終協(xié)助提供部分目標(biāo)點光源，為此類燈光添加更多的效果，并形成場景模型的光影感。

3.3 烘焙技術(shù)

貼圖烘焙技術(shù)，即一種將max光照資料變成貼圖的形式，然后將該貼圖再貼回至情景內(nèi)的技術(shù)。因為無需CPU耗費(fèi)精力來核算燈光渲染的參數(shù)，因此這較大層面上提升了渲染效率。在烘焙前，先將視圖切入至前視圖內(nèi)，選擇想要烘焙的模型，在渲染至紋理的卷呈現(xiàn)下設(shè)立參數(shù)并將紋理選成Complete Map，目標(biāo)貼圖位置均選成漫射色，最終就有了能維持燈光效果的貼圖。做烘焙的經(jīng)過，是由于在立體演播室系統(tǒng)中難以呈現(xiàn)與明確MAX自身所擁有的燈光類資訊。

3.4 藍(lán)箱開發(fā)

藍(lán)箱開發(fā)時，必須關(guān)注下面兩點：首先，必須將藍(lán)箱的位置固定好。主持人的作業(yè)均需在藍(lán)箱中開展，然而因為被拍攝空間較小，藍(lán)箱的天花板也許不夠高或?qū)Ψ秶鄬^大一點的拍攝而言空間不夠，若給人一種比較虛假的感覺，也就是現(xiàn)場相機(jī)拍攝到了藍(lán)色背景之外的區(qū)域，能夠在虛擬演播室中重新確定藍(lán)箱的位置。讓其對準(zhǔn)的位置在藍(lán)箱中。其次，需確保藍(lán)箱中的光照合理，防止產(chǎn)生黑斑與白斑。重點需留意：（1）科學(xué)配置燈光，讓前景與背景的照明亮度與方向相吻合。（2）影子問題，表演者與實際工具在藍(lán)箱內(nèi)呈現(xiàn)出的影子也需與表演者以及工具共同進(jìn)至虛擬區(qū)，為了讓陰影與燈光能夠呈現(xiàn)出更好的效果，需讓陰影中的藍(lán)色電平與背景中的電平呈現(xiàn)出一定的距離，影子的方向還需與虛擬區(qū)內(nèi)的光源方向維持相同。（3）需采用冷光源，這是與藍(lán)箱的主色相匹配的。（4）墻角位置也需保持明亮，讓光照能夠均勻呈現(xiàn)。

3.5 運(yùn)用三維演播室系統(tǒng)后期合成

Top3DSet虛擬演播室系統(tǒng)是一個將實景拍攝、立體情景編輯與節(jié)目播出三者結(jié)合的電視節(jié)目設(shè)計軟件。在設(shè)計時必須關(guān)注下面幾點：第一，在平臺的材料庫內(nèi)選用適宜的情景模型，加入至編輯區(qū)內(nèi)，同時將烘焙貼圖上交給情景模型。第二，在材料庫內(nèi)挑選大屏幕與特效物體，增加至?xí)r軌編輯窗體，適宜地修正物體與動作的性質(zhì)讓其與節(jié)目的相關(guān)需求相匹配。第三，用一個虛擬演播室的節(jié)目表加以保存，在達(dá)成初始化設(shè)置后，連接追蹤系統(tǒng)，接下來利用時軌窗中的播出性能和主持人一起自由操作，在播放后便能錄制相關(guān)節(jié)目了。

4 結(jié)語

在電腦技術(shù)持續(xù)改進(jìn)的當(dāng)代，虛擬演播室平臺也將有更好的未來。盡管當(dāng)前還不無法全部取代實體演播室，然而由于其投資經(jīng)費(fèi)在持續(xù)降低，制作技術(shù)卻在持續(xù)改進(jìn)，筆者相信虛擬演播室技術(shù)的發(fā)展空間是不可限量的。

參考文獻(xiàn)

[1] 戚連秀.虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用[J].科技傳播，2019，11（13）：81-82.

[2] 鞏珂.虛擬演播室在新時期電視節(jié)目制作中的結(jié)合與應(yīng)用[J].科技傳播，2019，11（12）：79-80.

Application of? Virtual Studio Technology in TV Program Production

LIU Yang

（Yizheng Radio and Television Station， Yizheng? Jiangsu? 211400）

Abstract：Virtual studio is a kind of studio platform which only includes actors and props， without real scenes. It not only provides a leading production mode and extremely free development space for the development of TV programs， but also has great value in improving the form of program development， reducing the cost of program design and other fields.

Key words：Virtual Studio; 3D technology; color key technology