虛擬演播室與摳像技術

虛擬演播室與摳像技術并不是新鮮的話題，但是隨著便攜性產品的推出，和摳像技術的普及，它已經成為了非常方便的影視使用技術。通過摳像可以大大節(jié)省拍攝成本，并且通過不斷變化的環(huán)境來增加影視作品的新鮮感。下面就讓我們了解一下虛擬演播室與摳像技術的知識。

關于虛擬演播室

所謂虛擬演播室，就是在一塊藍色或綠色背景前，主持人和嘉賓在一個虛擬的環(huán)境中拍攝制作，而背景通過摳像技術，去掉背景色，替換為任意與節(jié)目相匹配的環(huán)境畫面，這樣，通過合成技術來完成人物和其他環(huán)境的任意組合，達到以假亂真的目的。

虛擬演播室的好處是，可以大大降低人工置景的工作量，還可以隨時更換為各種需要的背景畫面，在新聞、專題、訪談、MV、電影制作等各種影片類型中都有廣泛的應用。

高端虛擬演播室，可以在高清環(huán)境下執(zhí)行任務，但是高清對畫面質量的細節(jié)和光效要求較高，目前國內使用最多的依然是標清系統(tǒng)的虛擬演播室。虛擬演播室，可以實現(xiàn)多機位的EFP同步切換，而背景也可以隨著機位和景別的變化，實時模擬真實的環(huán)境角度跟隨變化，這就是常說的真三維實景效果。

一般我們普通DV愛好者或者小型攝制機構，可以采用普通的二維虛擬技術，選擇不大的空間和若干燈光，就可以進行前期的拍攝，然后，使用后期剪輯或者合成軟件進行摳像處理，同樣可以為我們的后期制作提供很有創(chuàng)意的效果。

虛擬演播室的基本硬件要求

由于虛擬技術涉及后期摳像，而摳像的效果好壞，取決于前端攝像機信號的品質。首先，采用4∶2∶2色彩取樣率的攝像機要好于一般的4∶2∶0的色彩取樣。較高的色彩取樣，在摳像合成的時候，人物的邊緣，尤其是毛發(fā)這樣非常棘手的地方，會摳像得明顯干凈清晰。動態(tài)影像尤其突出，當然，高清攝像機的效果優(yōu)于標清的信號效果。

信號端口方面，盡量采用HD/SD-SDI這樣的無壓縮視頻輸出是最理想的狀態(tài)，HD-SDI接口具有高質量的全高清數(shù)字信號，依靠其壓縮比例較小、較大的視頻碼率和1920×1080全高清分辨率，畫面質量優(yōu)勢明顯，實際應用效果明顯好于IEEE 1394接口采集后的1440×1080高清分辨率畫面。對于摳像來說，色鍵功能決定了圖像質量越高，實際抽出的人物越干凈，人物邊緣和復雜光線的算法越精確。

退而求其次，HDMI和火線1394端口也可以選擇，只是需要對畫面的后期進一步精細調整。而分量和S-VIDEO端口的效果則有些勉強，在要求不高的視頻節(jié)目制作中尚能滿足。至于全復合信號因為信噪比和清晰度都不夠好，不太適合用于虛擬演播室和后期摳像制作，制作難度較大。

如果不采用實時的虛擬演播室摳像，可以用攝像機的最高畫質記錄為視頻素材，之后，上傳源碼素材到非編系統(tǒng)，在軟件平臺進行摳像加工，這個方式適合小型化、任務量不大的制作機構采用，普通DV愛好者都可以嘗試建立自己的虛擬演播室，只要后期制作嚴謹精細，一樣可以達到目的。

虛擬演播室采用的背景需要是純藍色或者綠色，通常稱為藍屏和綠屏，這兩個色彩沒有太大區(qū)別，因為人體膚色中，除了西方人眼的眼球部分有藍色瞳孔，需要采用綠屏進行摳像，以免摳掉眼睛細節(jié)，而東方人則沒有多大限制，人體的其他任何部位均不含有綠色或者藍色成分，當然，如果人物的頭發(fā)染成這兩種色彩，則無法進行摳像處理。參與虛擬節(jié)目出鏡的人物著裝要求不能帶有藍綠色。

背景的建立，可以固定墻面刷成藍色或綠色，也可以使用平整不打折、沒有痕跡的光滑背景布或背景紙，這些都要根據(jù)實際投資和場地情況靈活布置。如果需要進行人物運動鏡頭，還需要考慮背景布足夠大，光線足夠滿足運動范圍的要求，同時，還要在背景上進行多個點的定位，以方便后期合成中使用動態(tài)跟蹤技術進行動態(tài)的摳像，這一般都在電影和高端電視拍攝中使用，實際難度更大一些。

色鍵對虛擬演播室燈光環(huán)境的要求

虛擬演播室畫面質量的優(yōu)劣，很大程度上取決于現(xiàn)場布光環(huán)境的好壞，可以說，沒有嚴格而優(yōu)越的光環(huán)境，虛擬演播室是無法發(fā)揮其強大功能的。

色鍵是基于對不同顏色的反差進行計算，找到顏色的臨界點，從而剝離出主體。如果現(xiàn)場背景顏色不純凈或不均勻，那么，色鍵在處理時，就會把顏色的區(qū)分混淆，造成人物邊緣或局部錯誤抽出，導致失敗。要解決這個問題，除了選擇高質量的色鍵算法，更重要的是對演播室的燈光環(huán)境進行嚴謹?shù)脑O計。

第一，要保證所有燈光光源色溫的一致性。通常使用3200K（暖）或5600K（日光）標準的三基色照明燈具。必須是廣播級專用光源，而且能保證長時間使用的色溫穩(wěn)定性，燈具的頻閃頻率要符合廣播級要求，不可出現(xiàn)可視的閃爍感。現(xiàn)場電源也要配備獨立的穩(wěn)壓系統(tǒng)，以持續(xù)保證光源質量。燈具的全色域色彩還原能力也很重要，不能在某色域空間弱化甚至偏差，顯色指數(shù)Ra〉95左右。

第二，現(xiàn)場光的數(shù)量選擇要盡可能多，以達到均勻覆蓋所有演播區(qū)域為標準。按照攝像機的照度要求，以不同攝像機的最佳光圈曝光性能進行燈光強度的配置，一般使用1200Lx左右為適合。所有燈光盡可能采用統(tǒng)一的品牌和批次，并定期檢查燈具的發(fā)光耗損情況，及時更換或維修。

第三，主輔光和正逆光的光比最好控制在2∶1左右，根據(jù)攝像機的動態(tài)范圍技術規(guī)格，配合不同型號的攝像機，光比安排在安全的可控范圍之內。另外，可使用冷暖不同光源對人物進行主光和輪廓光的配比，通過色溫的變換突出輪廓，增加畫面的立體感。

第四，布光時，主光源是最重要的曝光依據(jù)，一定要事先確定其強度和位置、方向、色溫等技術環(huán)節(jié)。之后，布置輔助光源和輪廓光、效果光、修飾光燈。藍色或綠色背景要采用無縫的專業(yè)標準色背景布或背景漆涂布。整體無可見的折痕與損傷，布光時，要兼顧整個背景的各個角落，盡量做到均勻通透，不可出現(xiàn)光線起伏現(xiàn)象。

第五，若需要拍攝人物的全身走動場景，除了虛擬演播室的空間要足夠大之外，現(xiàn)場的光跟蹤也要進行精密計算，保證人物在走動的過程中不出現(xiàn)光線的明暗不一現(xiàn)象，當然，要是特別的創(chuàng)意場景，就需要根據(jù)預先設計的三維場景進行現(xiàn)場燈具的協(xié)調布置。

第六，在做好以上準備工作之后，要反復試驗人物的陰影，盡量消除掉。若配合三維場景和跟蹤變焦、多機位切換的畫面，還需要考慮和最后輸出的真實感相接近的光效設置。

后期摳像處理詳解

我們再看看后期如何進行摳像處理，因為眾多的非編軟件都能夠支持利用色鍵進行摳像，操作方式大同小異，本次僅以EDIUS 6為例，用單人的半身全高清藍屏視頻素材，逐步解析摳像合成的流程：

添加一個視頻素材，作為摳像合成的背景，此素材需要放置在剛才那個要摳像的色彩下面的時間線上軌道，上層優(yōu)先顯示。當沒有做任何摳像動作的時候，這個下層素材是不可見的。此背景素材可以是單獨的視頻或者音視頻同步素材，需要在添加位置上事先確定這條時間線的屬性，選擇視頻或者視音頻同步的時間線。

打開特效面板，進入“鍵”特效區(qū)，選擇“色鍵”選項，用鼠標拖拽到人物視頻上，即可最簡單地實現(xiàn)自動去除藍色背景色，并進行初步的合成。這個自動算法是軟件自行判斷的，自動合成效果的好壞取決于前期拍攝素材的光線環(huán)境和色彩的還原精度。前期拍攝越標準，后期處理越輕松，當然，這不是一下子就能完成的事情，還需要進一步細化設置。

為了更好看清高清畫面摳像后的精度，建議使用軟件的全屏幕預覽或者外接專業(yè)大屏幕監(jiān)視器進行仔細審查，會發(fā)現(xiàn)，人物輪廓邊緣會有少許色彩亮邊，有些頭發(fā)部位更明顯一些。雙擊色鍵進入控制調整菜單。我們這里可以看到參考的色鍵區(qū)域顯示，

我們可以使用幾種方式對素材畫面的背景色彩進行取樣，比如，利用吸管吸取色彩，或者其他區(qū)域色彩的圈定，這幾種模式中，吸管是最常用的，吸管取色盡量接近人物的周圍，遠離人物的背景可以暫時忽略。

吸管在不同位置取色時，旁邊的面板上色彩的參數(shù)會實時變化。這個過程也會實時顯示在軟件窗口或者外接監(jiān)視器上，仔細選擇，確定最完美的摳像效果。

在詳細設置菜單下，可以控制色彩色度的范圍，通過調整大小數(shù)值，適當微調人物輪廓邊緣可能出現(xiàn)的色彩邊，這些細微的邊緣色彩會影響整個合成后畫面的整體性。

當我們選色不正確，或前期拍攝素材色彩不均勻，藍背景不夠純凈的時候，會出現(xiàn)背景色彩摳不干凈，或者背景色摳掉的同時而人物色彩也會一定程度損失的現(xiàn)象。這些都需要在前期進行調整控制，后期僅僅能夠針對色彩起作用，而無法改變人物服飾等元素。因此，在前期拍攝前，如果準備做后期摳像合成，那么，對于人物的服飾色彩的選擇也是有一定要求的，盡量穿著和背景色區(qū)別較大、反差明顯、稍暗一點的衣服，對后期摳像處理大有幫助。

在矩形選框下，可以自定義要摳像的人物的運動范圍，在這個安全的區(qū)域內進行摳像，矩形選區(qū)之外的影像不做處理。這樣做的好處是，可以把人物周邊比較雜亂的其他物體，或者穿幫的景物、光源照射不均勻的邊緣背景等視頻元素從摳像開始就不進入計算范圍，提高了摳像的精度。

如果是實景合成，那么，接下來還要考慮，人物和背景的環(huán)境比例關系，我們需要進入到人物素材的布局選項中，調整人物畫面的大小和在合成后背景中的位置，以達到適合的比例，這個時候，我們需要采用縮小的模式為好，因為視頻元素素材放大之后的效果很不理想，當然，除非是高清素材下變換為標清合成進行使用，放大還是可以的。同比例素材不建議使用放大進行處理，只能進行縮小，這樣才能不會對畫質產生影響。

調整素材的縮小過程，可以使用二維和三維等模式，結合面板中提高的參數(shù)調節(jié)，對畫面進行進一步合成協(xié)調，這個過程是實時可見的，具體效果根據(jù)制作經驗和具體背景環(huán)境畫面確定。

縮小人物素材之后，由于畫面內容發(fā)生了變化，需要再進一步回到摳像色度選項中，利用矩形選區(qū)工具，重新選定人物的素材畫面，避免因為縮小而產生的黑框出現(xiàn)在合成畫面中。

摳像完成，最后與背景融合之時，再調整人物的光線反差和影調，以期最大程度達到一致性，至此，簡單的摳像過程實施完畢。

[責任編輯：郝大鵬]