電視天氣節(jié)目制作系統(tǒng)之虛擬演播室

葉國才 張曉暉 龍威宇

摘 要：本文主要以虛擬現(xiàn)實和多媒體這兩大技術(shù)作為出發(fā)點來闡述虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的虛擬環(huán)境在電視天氣節(jié)目的應(yīng)用。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，計算機通過數(shù)字通訊技術(shù)勾勒出的數(shù)字化場景就叫做虛擬場景。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality簡稱VR），又稱為靈境技術(shù)，它是一種以沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和構(gòu)想性（ Imagination）為基本特征的計算機高級人機界面。虛擬現(xiàn)實是近年來迅速發(fā)展的一項多學科的綜合技術(shù)，其基本思想是通過現(xiàn)代的科技手段，人為地制造一個虛擬的環(huán)境。在這個虛擬場景中，人與虛擬世界可以進行自然的交互，人們在此環(huán)境中可進行看、聽、操縱等活動，能實時產(chǎn)生與真實世界相同的感覺，使人與虛擬環(huán)境融為一體，人們可以直接觀察與感知周圍世界以及物體的變化，與虛擬場景中的物體之間進行自然的交互。

關(guān)鍵詞：虛擬場景;虛擬系統(tǒng);Vizrt的虛擬演播室系統(tǒng)（VSS）

一、虛擬場景

虛擬場景，通常指虛擬演播室電視節(jié)目中人物等主體活動的三維虛擬背景。在虛擬場景的創(chuàng)作中，虛擬場景的制作、修改、保存都在計算機中利用三維設(shè)計軟件進行，不用制作實景，省去了真實場景的搭建、拆卸、儲藏等環(huán)節(jié)，使場景制作不受實際場地的局限，隨時都可變換場景，滿足多個欄目共同使用同一演播室的需求;同時便于創(chuàng)意發(fā)揮，在有限的空間里實現(xiàn)無限的創(chuàng)意。創(chuàng)意自由產(chǎn)生的虛擬場景幾乎不受限制，只要符合節(jié)目要求，創(chuàng)作人員可任意想象、自由發(fā)揮。這樣的場景不受時間、空間、距離的限制，只要你有充分的想象力，就可以營造出獨一無二的、具有創(chuàng)造力的場景，從而滿足了電視節(jié)目制作省時、省錢、省場地、高效率的趨勢。

二、虛擬演播室系統(tǒng)的組成

影視節(jié)目制作系統(tǒng)中的虛擬演播室建設(shè)為3訊道高清虛擬演播系統(tǒng)，系統(tǒng)具備3個獨立虛擬通道，具備主備視音頻通道，滿足高標清天氣節(jié)目直播/錄播要求。本區(qū)域內(nèi)包括切換臺、調(diào)音臺、內(nèi)部通話系統(tǒng)、電話耦合器、畫面分割器、5臺60寸等離子顯示器以及部分周邊設(shè)備等。

演播室的輸入信號包括3臺演播室高清攝像機、2路VGA轉(zhuǎn)SDI 、3路虛擬植入、2路硬盤錄像機、2路錄像機、1路非編服務(wù)器、1路字幕機、1路包裝、4路矩陣環(huán)接，預留點評系統(tǒng)、外來信號等接口。所有信號源均送至切換臺參與制作。

三、Vizrt的虛擬演播室系統(tǒng)（VSS）

Vizrt虛擬演播室系統(tǒng)Viz Virtual Studio（以下簡稱VSS）是藝術(shù)級的虛擬演播室產(chǎn)品，為制作人員提供了不受限制、自由創(chuàng)作的空間。無論是復雜的二維和三維的虛擬場景，還是包括動畫和活動視頻的互動場景，都能通過直觀易用的設(shè)計界面來創(chuàng)建。VSS支持主流的攝像機跟蹤方案和其他為創(chuàng)建虛擬演播室提供摳像的外圍設(shè)備。Vizrt的虛擬演播室系統(tǒng)（VSS）是業(yè)界功能最完善、支持特性最多的真三維虛擬演播室系統(tǒng)，除標準的虛擬演播室生成虛擬場景功能之外，Vizrt的虛擬演播室系統(tǒng)（VSS）還支持以下更為豐富的功能。

1. 本系統(tǒng)具有強大的三維特效和豐富的虛擬功能：Viz Engine可以對三維物體、三維文字、三維圖片、三維曲線進行實時渲染，生成虛擬背景和虛擬前景，并可以通過虛擬演播室控制端Viz Content Pilot（VCP）在播出中進行實時更改變換，能夠在攝像機運動的情況下，保證場景渲染的平滑、穩(wěn)定、無鋸齒。

Viz Engine支持兩路（甚至四路）活動視頻輸入/輸出，并支持高清視頻片段插入。攝像機聚焦虛擬三維物體/虛擬視頻窗時，虛擬物體的圖形清晰，不會產(chǎn)生電子放大。

本系統(tǒng)支持多種外部數(shù)據(jù)源導入，例如：Excel表格，TXT文檔，RSS網(wǎng)頁等格式，同時也支持數(shù)據(jù)庫鏈接及導入。也可以在場景中植入數(shù)據(jù)接口，每次加載了虛擬演播室場景之后，數(shù)據(jù)可以被設(shè)定為自動更新，以保證虛擬數(shù)據(jù)都能夠在最短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給觀眾。VSS還具備強大的三維數(shù)據(jù)可視化工具，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)源實時地轉(zhuǎn)化為以柱狀圖、餅狀圖、直方圖等三維立體圖表，并以虛擬三維物體的方式在主持人前方或后方出現(xiàn)。

Viz虛擬演播室系統(tǒng)具有三維遮擋和360度無限藍箱功能，渲染來自任意方向的三維虛擬場景，邊緣無接縫和干擾，可以展現(xiàn)無限的虛擬空間。

Vizrt虛擬演播室原生支持立體三維的效果輸出，原有的三維場景不須做任何修改，就可以進行立體播出，立體效果的生成并不需要立體攝像機就可以實現(xiàn)。

內(nèi)置高清的軟色鍵系統(tǒng)，提供出色的實時三維虛擬演播室摳像效果，同時也可以作為硬件色鍵器的最佳備份選擇。

圖形渲染引擎Viz Engine支持全場景實時抗鋸齒，具備硬件加速能力，采用32位真彩色，支持像素級光源，支持HDR高清動態(tài)環(huán)境貼圖。Viz支持用戶輸入的任何文字和符號及Windows的中文和英文字庫集，并且立刻在場景中生成具有三維效果的立體字，字的位置、紋理、材質(zhì)、大小、方向等屬性均能夠進行實時的調(diào)整。

Viz Engine支持多種格式視頻文件的播放，如AVI、MPEG4、MPGE2、 MOV、H.264、FLASH視頻、WMV等等，并可對視頻片斷進行剪裁拼接。

VSS可實時控制播放任意多個三維動畫，并可對每個動畫分別進行控制。同時，在場景播放動畫過程中，進行機位的切換，不會出現(xiàn)動畫跳躍的現(xiàn)象：即不同的機位看到的場景動畫其運動狀態(tài)、相對位置都保持了正確的三維透視關(guān)系。動畫的播放采用基于故事板的時間線播放方式和手動觸發(fā)方式;每個動畫可以單獨觸發(fā)，支持外部設(shè)備進行觸發(fā)，例如GPI。

VSS支持對場景中的虛擬燈光，燈光的方向、發(fā)射點、顏色等參數(shù)能夠?qū)崟r調(diào)整。VSS還支持軟件景深，當聚焦在主持人身上時，可以對背景進行失焦處理。

2.安全靈活的控制方式和快速修改播出：可通過場景設(shè)計軟件Viz Artist中獨有的切換邏輯功能來支持包裝元素之間切換的自定義邏輯關(guān)系，可支持多個包裝元素的獨立控制，以簡化播出控制，增加播出安全系數(shù)。

只需在普通PC上安裝虛擬演播室控制端（VCP），就可以實現(xiàn)將其改為控制機的目的，并可以通過多控一的方式，方便實現(xiàn)對虛擬場景中的任何多個物體，包括動畫、貼圖、燈光等元素，進行修改及調(diào)整。

虛擬演播室控制端（VCP）可以接受外部設(shè)備信號或外部數(shù)據(jù)對虛擬場景中的三維元素進行實時控制，根據(jù)實際需求，制作具有特定功能的互動場景，并能支持第三方硬件和軟件。

VSS可以支持虛擬場景中多路虛擬攝像機的同時實時顯示，虛擬演播室控制端（VCP）可以對虛擬攝像機進行實時操控.場景設(shè)計軟件Viz Artist和虛擬演播室控制端（VCP）均支持在本地進行場景效果預覽。

3.專業(yè)的場景設(shè)計軟件和完善的功能拓展

Viz Artist設(shè)計軟件帶有豐富的標準特效插件庫和眾多高級特效插件庫，高級粒子特效支持粒子系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)爆炸、煙霧、火焰、雨雪、落葉等效果，并支持粒子特效的各種參數(shù)能夠?qū)崟r調(diào)整與播出控制。Viz Artist的材質(zhì)特效可以模擬出各種材質(zhì)表面在燈光下的逼真效果，并支持實時轉(zhuǎn)動物體時，渲染出真實的折射現(xiàn)象。

場景設(shè)計軟件Viz Artist提供庫管理方式，允許用戶自建材質(zhì)、紋理、模型、粒子等效果模塊，并且這些效果模塊保存于自定義插件中，作為“物體特效屬性”應(yīng)用于其他任意虛擬場景的三維物體上。

VSS可以和Vizrt其他軟件產(chǎn)品進行無縫整合。如果擁有Vizrt在線地圖軟件后，可以在虛擬演播室場景中制作大量地圖相關(guān)的動畫，如顯示三維地形地貌，或者行走在高清晰衛(wèi)星圖片上。在擁有Vizrt天氣軟件后，立刻就可以在虛擬演播室中制作效果令人驚嘆的天氣節(jié)目。

參考文獻：

[1]楊江平.虛擬演播室系統(tǒng)及其在高校教學中的作用[J].長江大學學報（自然科學版）理工卷，2010，7（02）：388-389+416.

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