關(guān)于虛擬演播技術(shù)在電視制作中的應(yīng)用

康海龍 呼倫貝爾廣播電視臺(tái)

如今信息進(jìn)行加工和處理以及傳播，使用的主要工具就是電視，從近年來可以看出，各個(gè)電視臺(tái)工作的主要方向，便是占領(lǐng)該地區(qū)的電視傳媒市場(chǎng)。伴隨著數(shù)字電視的飛速發(fā)展，目前各個(gè)地區(qū)和城市的觀眾在獲取電視節(jié)目時(shí)，都可以很好地利用有線數(shù)字電視網(wǎng)，而有線數(shù)字電視的發(fā)展，不僅提高了電視臺(tái)的收視率，保證各個(gè)電視節(jié)目質(zhì)量的同時(shí)，也有效減少了電視劇節(jié)目實(shí)際制作的經(jīng)費(fèi)，這也成為各個(gè)電視臺(tái)之間進(jìn)行競爭的主要方式和手段，同時(shí)為了給電視臺(tái)的制作提供多種表現(xiàn)空間，而產(chǎn)生了虛擬演播技術(shù)。

一、關(guān)于虛擬演播技術(shù)的產(chǎn)生

從整體來看，虛擬演播技術(shù)屬于一種新興的電視制作技術(shù)，同時(shí)其也是以往摳像技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)相互融合而出現(xiàn)的產(chǎn)物。虛擬演播技術(shù)可以將攝像機(jī)所拍攝到的最終圖像，與通過計(jì)算機(jī)而形成的虛擬影像和場(chǎng)景進(jìn)行有效結(jié)合，進(jìn)而打造出豐富和多思維的虛擬世界。

提到虛擬演播技術(shù)，勢(shì)必要仔細(xì)研究色鍵，其主要功能就是將傳統(tǒng)電視特技的實(shí)際效果呈現(xiàn)出來，色鍵的基本原理：鍵控的亮度信號(hào)主要的來源就是彩色電視，其功能主要是用來控制電子開關(guān)，然后進(jìn)行有關(guān)畫面選取的操作。也可以說，人們?cè)谑褂脭z像機(jī)進(jìn)行室內(nèi)人物和物體拍攝時(shí)，背景會(huì)應(yīng)用單色幕布，然后通過整體的色鍵系統(tǒng)進(jìn)行畫面分析，可以將單色畫面進(jìn)行有效的剔除，這樣人們可以將視頻畫面進(jìn)行隨意的更換，同時(shí)也可以將其安置在主持人后方。在實(shí)際制作電視節(jié)目的過程中，人們也將其稱為摳像。

結(jié)合實(shí)際情況來看，以往制作電視節(jié)目時(shí)，主要就是應(yīng)用實(shí)物布景，也會(huì)使用特技色鍵，通過這種方式可以進(jìn)行摳像，來實(shí)現(xiàn)疊加背景的最終效果。為了保證整體演播室內(nèi)部的美觀性，相關(guān)的制作人員必須投入大量的時(shí)間和精力，對(duì)實(shí)際表演的場(chǎng)景進(jìn)行精細(xì)性地設(shè)計(jì)和搭建，在道具、設(shè)備的購買方面，需要增加人力和物力，這就在一定程度上增加了經(jīng)費(fèi)的使用。一旦所制作的畫面出現(xiàn)了虛假、不自然的現(xiàn)象，就會(huì)仔細(xì)調(diào)整前置攝像機(jī)，那么實(shí)際的背景圖像，則無法實(shí)現(xiàn)同步變化。但虛擬演播技術(shù)的產(chǎn)生，很好地解決了以上問題，整個(gè)虛擬系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)的攝像機(jī)，而且能及時(shí)了解并掌握機(jī)器實(shí)際參數(shù)的變化情況，可以有效保證前景和后景圖像具有統(tǒng)一的參數(shù)，同時(shí)可以讓兩者一直保持三維透視關(guān)系，從而保證了畫面的真實(shí)性。隨著虛擬演播技術(shù)的有效應(yīng)用，讓電視臺(tái)的工作人員成功脫離以往時(shí)間和空間上的限制，不僅提高了電視臺(tái)實(shí)際所制作節(jié)目的效果和質(zhì)量，而且從整體有效提高了電視臺(tái)的創(chuàng)造能力。

除此之外，因?yàn)樘摂M場(chǎng)景實(shí)際的設(shè)計(jì)和制作、整改以及儲(chǔ)存等，都會(huì)使用計(jì)算機(jī)這樣工作的方式，合理減少了以往真實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)建和拆除，以及存儲(chǔ)等工作，不但可以將電視節(jié)目的制作成本，控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)也能提高整體演播室工作的質(zhì)量和效率。

二、關(guān)于虛擬演播技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況

虛擬演播技術(shù)的廣泛應(yīng)用，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展有著緊密的關(guān)聯(lián)，以往虛擬系統(tǒng)的運(yùn)作是建立在圖形工作站上，因此市場(chǎng)價(jià)格過于高昂。在20 世紀(jì)90 年代末期，計(jì)算機(jī)的硬件得到了迅猛發(fā)展，使得成立在PC 系統(tǒng)下的虛擬演播系統(tǒng)也由此產(chǎn)生，同時(shí)相關(guān)聯(lián)的視頻廠家，都在積極開發(fā)屬于自家獨(dú)有的虛擬演播系統(tǒng)。早期的虛擬演播系統(tǒng)也被稱為虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)，如果追究其本質(zhì)，那么可以將其與傳統(tǒng)摳像相提并論，而兩者之間存在的區(qū)別，就是虛擬演播系統(tǒng)中還包括摳像技術(shù)以外的功能，例如遮罩技術(shù)、虛擬墻等，使用這項(xiàng)系統(tǒng)進(jìn)行視頻制作，可以有效保證圖像具有一定的真實(shí)度，但不具備最重要的跟蹤技術(shù)。從泰國電視臺(tái)早期的發(fā)展現(xiàn)狀來看，所應(yīng)用的Trinity 系統(tǒng)便屬于此列。伴隨著使用者需求和要求的逐漸增多，同時(shí)相關(guān)廠家所具備的研發(fā)技術(shù)也在不斷提高，在這樣的現(xiàn)狀下，產(chǎn)生了真正有價(jià)值的三維虛擬演播系統(tǒng)，在科學(xué)合理的前提下，三維虛擬演播系統(tǒng)也可以有效劃分成二維半系統(tǒng)。

從總體來看，二維半虛擬演播系統(tǒng)可以在實(shí)際的虛擬場(chǎng)景中，充分利用3D 建模系統(tǒng)軟件渲染照片，然后在實(shí)際合成虛擬場(chǎng)景的過程中，會(huì)結(jié)合前景和后景攝像機(jī)實(shí)際運(yùn)作過程中的狀態(tài)，對(duì)所渲染的圖片實(shí)行進(jìn)一步的精細(xì)化處理，讓其可以與前景圖像相互符合。對(duì)二維半系統(tǒng)來講，會(huì)更加重視平面圖片的處理，所以無法實(shí)現(xiàn)多機(jī)位、多角度的拍攝，只能通過正面角度，否則就會(huì)出現(xiàn)穿幫現(xiàn)象。對(duì)于三維虛擬演播系統(tǒng)來講，主要借助3D 系統(tǒng)軟件，然后對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行有效構(gòu)建。與此同時(shí)，會(huì)將整體3D 建模的相關(guān)文件，全部儲(chǔ)存在虛擬演播系統(tǒng)內(nèi)部，再通過主機(jī)對(duì)場(chǎng)景的合成進(jìn)行渲染。從技術(shù)角度出發(fā)，這種系統(tǒng)會(huì)更加高端和先進(jìn)，不僅可以保證人物和所構(gòu)建的場(chǎng)景之間融合的自度然，而且能有效進(jìn)行多角度和多機(jī)位的拍攝，但在該過程中，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件處理能力的要求較高。

從目前來看，三維虛擬演播技術(shù)的功能中，基本包括了二維半虛擬演播系統(tǒng)中的所有功能，比如，以大洋MagicSet為例，在整個(gè)系統(tǒng)控制模板中，會(huì)包含與二維半系統(tǒng)相關(guān)的所有選項(xiàng)，當(dāng)該系統(tǒng)正式啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間將渲染圖片的相關(guān)元素關(guān)閉，只開啟貼圖功能，當(dāng)對(duì)背景進(jìn)行調(diào)用時(shí)，會(huì)應(yīng)用事先儲(chǔ)存完好的圖片，這時(shí)只需要采用攝像機(jī)的主視角，對(duì)于部分要求效率較高的專欄節(jié)目，這也是一種較為簡單的節(jié)目制作方式。

虛擬演播系統(tǒng)的核心重點(diǎn)就是攝像機(jī)跟蹤技術(shù)，而且這也是考核虛擬演播技術(shù)是否合理、專業(yè)、有效的主要依據(jù)。如果攝像機(jī)跟蹤技術(shù)沒有發(fā)揮出真正的作用和價(jià)值，那么不但會(huì)給節(jié)目效果帶來不良影響，還會(huì)造成前景和背景之間發(fā)生脫節(jié)現(xiàn)象。通常情況下，攝像機(jī)跟蹤技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的兩種方式，就是機(jī)械傳感和圖形識(shí)別。對(duì)于機(jī)械傳感方式而言，其會(huì)在攝像機(jī)鏡頭的周圍，安裝相對(duì)應(yīng)的傳感器，通過該機(jī)器來進(jìn)行參數(shù)的采集，相關(guān)攝像工作人員在操作機(jī)器的過程中，傳感器的有關(guān)部件可以感應(yīng)攝像機(jī)所有參數(shù)實(shí)際的變化，同時(shí)可以對(duì)這些參數(shù)的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將各項(xiàng)參數(shù)上傳到虛擬演播系統(tǒng)的主機(jī)中，然后通過主機(jī)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行細(xì)致性地處理。

對(duì)于圖形識(shí)別方式來講，其主要在背景藍(lán)箱上增加指定形狀的網(wǎng)格，虛擬演播系統(tǒng)會(huì)分析攝像機(jī)畫面，然后對(duì)不同大小和形狀網(wǎng)格的特征進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，進(jìn)而得到攝像機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中真實(shí)有效的各項(xiàng)參數(shù)。除了以上兩種攝像機(jī)跟蹤技術(shù)所使用的方式之外，在早期也會(huì)應(yīng)用紅外線和超聲波的跟蹤方式，但因?yàn)榧夹g(shù)和成本方面的原因，導(dǎo)致這兩種跟蹤方式并沒有得到廣泛普及。

三、關(guān)于虛擬演播技術(shù)在電視制作中的相關(guān)應(yīng)用

（一）有關(guān)真三維虛擬演播室系統(tǒng)

從整體來看，真三維虛擬演播室系統(tǒng)，是建立在渲染技術(shù)系統(tǒng)和跟蹤技術(shù)系統(tǒng)，以及色鍵技術(shù)系統(tǒng)之上，一般情況下，該系統(tǒng)會(huì)在演播廳錄制、直播節(jié)目等中被應(yīng)用。對(duì)于安徽廣播電視臺(tái)來講，其演播室屬于一種三機(jī)位、單獨(dú)通道、超高標(biāo)清等的虛擬演播室，對(duì)影像和圖片進(jìn)行渲染，主要采用的是Linux 操作系統(tǒng)，然后會(huì)通過該系統(tǒng)中的渲染工作站，這樣不僅可以保障渲染圖片過程中的質(zhì)量和效率，同時(shí)實(shí)際渲染的能力較強(qiáng)，并且該工作站具備一定的穩(wěn)定性。

對(duì)于虛擬演播室系統(tǒng)來講，不但可以滿足演播室視頻連線、屏幕互動(dòng)等節(jié)目形式制作過程中的需求，同時(shí)也在一定程度上增加了以往電視屏幕所具備的形態(tài)。另外，該系統(tǒng)經(jīng)常被專業(yè)類節(jié)目在實(shí)際錄制過程中應(yīng)用，所制作出來的真實(shí)效果，也贏得了相關(guān)電視臺(tái)和節(jié)目部門的一致好評(píng)。

（二）在線包裝系統(tǒng)

在線包裝系統(tǒng)可以結(jié)合電視臺(tái)制作節(jié)目內(nèi)容的實(shí)際需求，然后借助計(jì)算機(jī)可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行有效渲染，并對(duì)實(shí)際的視覺呈現(xiàn)效果進(jìn)行強(qiáng)化，在線包裝系統(tǒng)會(huì)更加關(guān)注包裝方案的美觀和速度。在通常情況下，在線包裝系統(tǒng)會(huì)被直播類、資訊類以及專欄類的新聞節(jié)目所應(yīng)用，通過該項(xiàng)系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)音頻互動(dòng)、場(chǎng)景和情景展示、突發(fā)新聞資訊等三維包裝方式和手段。對(duì)于安徽電視臺(tái)來講，在線包裝系統(tǒng)也會(huì)應(yīng)用圖形工作站，可以進(jìn)一步加強(qiáng)室內(nèi)演播室各個(gè)窗口元素之間的聯(lián)系，保障電視臺(tái)節(jié)目具備良好的藝術(shù)效果，與此同時(shí)，該系統(tǒng)可以電視節(jié)目的制作種提供多種創(chuàng)作手段。

如今各大電視臺(tái)在廣大人民群眾所喜愛的電視節(jié)目中，充分利用了在線包裝系統(tǒng)，不僅很好地豐富了電視節(jié)目的表現(xiàn)方式和形式，而且從整體提高了觀眾之間的互動(dòng)性，取得了較好的應(yīng)用成效。

四、關(guān)于虛擬演播技術(shù)的擴(kuò)展

相比于以往電視制作的方式和手段，虛擬演播技術(shù)在某些方面有著顯著優(yōu)勢(shì)，尤其體現(xiàn)在大型比賽方面，對(duì)于央視的直播來講，一般都會(huì)應(yīng)用虛擬演播技術(shù)，可以簡化實(shí)物背景的搭建過程。在早期，虛擬演播技術(shù)只是應(yīng)用在演播室節(jié)目的制作中，現(xiàn)階段，該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍較廣，不僅可以將其應(yīng)用在體育節(jié)目的報(bào)道中，還可以在廣告制作中使用該系統(tǒng)。隨著虛擬演播技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也讓虛擬演播系統(tǒng)出現(xiàn)了新的技術(shù)，比如，數(shù)字重放系統(tǒng)、回放系統(tǒng)等，通過這些技術(shù)的合理使用，使電視臺(tái)在節(jié)目制作中取得了出色的成績。對(duì)于虛擬回放系統(tǒng)來講，其會(huì)被評(píng)論節(jié)目經(jīng)常應(yīng)用，該系統(tǒng)會(huì)事先將體育場(chǎng)所構(gòu)建的三維模型進(jìn)行儲(chǔ)存，對(duì)于需要重點(diǎn)分析和處理的畫面，虛擬回放系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間將其凍結(jié)，并將其轉(zhuǎn)化成另一種動(dòng)畫形式的場(chǎng)景，同時(shí)人物和球場(chǎng)以及球，也會(huì)轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的三維畫像，這時(shí)虛擬攝像機(jī)會(huì)根據(jù)該三維場(chǎng)景，展開旋轉(zhuǎn)拍攝，這樣場(chǎng)下觀眾可以從多種角度觀看比賽的實(shí)際情況。對(duì)于實(shí)際比賽過程中出現(xiàn)的爭議現(xiàn)象，通過這種轉(zhuǎn)播方式，可以對(duì)其進(jìn)行有效地判斷。

對(duì)于數(shù)字重放系統(tǒng)而言，可以對(duì)比賽過程中出現(xiàn)的精彩瞬間進(jìn)行重放，在實(shí)際重放時(shí)，主要使用的就是視頻跟蹤技術(shù)，通過該技術(shù)能對(duì)場(chǎng)上重要運(yùn)動(dòng)員的關(guān)鍵球進(jìn)行追蹤，并將這些球?qū)嶋H的運(yùn)動(dòng)軌跡和路線完整地呈現(xiàn)出來，與此同時(shí)，也可以對(duì)賽場(chǎng)上兩個(gè)物體之間的距離進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。從場(chǎng)下觀眾的角度來看，借助數(shù)字重放系統(tǒng)，可以讓這些觀眾及時(shí)了解比賽過程中的細(xì)節(jié)。從球隊(duì)教練的角度來看，這項(xiàng)系統(tǒng)屬于另一種形式的分析工具。除此之外，對(duì)于虛擬廣告系統(tǒng)來講，可以在相關(guān)體育節(jié)目的播出期間，將演播室所制作的虛擬廣告牌，在表演賽場(chǎng)的空地上進(jìn)行放置，也可以將場(chǎng)地本來的廣告牌進(jìn)行替換，然后通過進(jìn)一步的合成和處理，可以達(dá)到良好的應(yīng)用效果。

伴隨著數(shù)字視頻技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，有效帶動(dòng)了虛擬演播技術(shù)的完善和更新，很多以前無法實(shí)現(xiàn)的效果，現(xiàn)如今通過該技術(shù)都可以有效地完成。對(duì)于電視臺(tái)來講，應(yīng)用虛擬演播技術(shù)，不僅可以減少制作的成本，而且能豐富人民群眾的精神文化生活。