淺論改善虛擬演播室制作中完美畫面的實踐

虛擬演播室技術發展至今大約經過了30多年的歷史。其前身被稱為電子演播室布景（ESS），是由Eugene L在1978年提出的設想。過了10年，在漢城奧運會，日本NHK將自己研發的“Sythe VisIon”運用到新聞演播室正式開啟了虛擬演播室序幕。當時所運用的技術是二維計算機圖形合成系統。到了1993年，英國BBC利用合作開發了虛擬演播室系統制作電視新聞背景實現三維制作，真正實現了實用的道路。經過30多年的虛擬技術發展，從二維計算機圖形實時合成系統發展到可移動圖形識別系統的三維虛擬演播室系統，技術日趨完善，應用日趨廣泛。但在虛擬技術廣泛應用的同時，也遇到了很多問題。上海廣播電視臺是最早采用虛擬技術制作電視節目的國內廣播電視臺之一，在虛擬技術應用方面積累了一些經驗，此文主要就虛擬演播室制作中各個環節要注意的問題，結合上海電視臺虛擬演播室實際情況，探討實現完美畫面的實踐。

一. 影響虛擬演播室畫面的因素

1.虛擬場景建模

虛擬場景制作大多采用貼圖和建模相結合，有些時效類比較強欄目加開框疊視頻方式。在建?；蛸N圖中，尤其應注意圓形物體和文字物體的處理，它們會占用大量的多邊形，盡量用渲染后的貝占圖代替它們。其次地面的處理，應注意某些細節在電腦中的場景轉換成視頻信號后，許多細節部分都無法顯示出來。比如，上海每年市領導新年獻詞錄制虛擬場景中的地毯處理，就出現這樣的問題。場景中要合理地設置一些遮擋物，它可以產生很強的空間感和縱深感。

2.視頻技術參數

傳統演播室的視頻調整，重點在于影調和色調的控制。在虛擬演播室同樣強調此控制，但只是調整的程度控制有差異。在影調控制方面，白平衡控制，應注意避免藍箱反射光對白平衡的影響。白平衡調整得不好，會造成掩膜信號電平變低和前景物體顏色失真。在黑平衡控制方面，調整黑電平參數，以調節暗部的細節、層次。

3.燈光布光

虛擬演播室首先盡量避免產生主持人身上的初級投影的布光方式。因為藍箱反射光作用于陰影，通過計算機處理后，此陰影將會被色鍵器的藍消除電路消除，從而影響輸出的前景（主持人）的圖像質量。虛擬演播室應處理好主光和逆光的光比，因為如果處理不當，可能出現投影環境的邏輯錯誤，而出現實際光源與虛擬光源的不一致性。另外，主光源在藍箱上產生的次級投影也會影響計算機的圖像處理。

其次虛擬演播室在主持人輪廓光處理上，為增強空間立體感的布光，必須注意逆光的合理使用。太強的逆光，使藍箱地面現得亮白而破壞藍箱色調的一致性，影響計算機摳藍效果；前景在藍箱地面上的次級投影也會影響計算機的圖像處理。而不用逆光或逆光太弱，則前景（主持人）象貼在電子背景上，很死板。因此，逆光的合理使用能很好地體現人與場景的關系，從而加強縱深感，增強三維立體效果。

另一方面虛擬演演播室必須加側光。因為虛擬系統中的色鍵器采用藍色消除電路，由藍箱反射光作用于主持人衣物邊緣上的藍色調將被藍色消除電路去除，出來的主持人邊緣變黑。因此必須加側光以消除主持人衣物邊緣上的藍色成分。在折散光方面：盡量避免主持人服飾的反射光、透明類道具所產生的折射光對藍箱的影響，藍箱上的高亮點會造成合成圖像的背景部分出現霧狀影像。

二. 實例解析：上海廣播電視臺S5虛擬演播室

1. 原虛擬演播室的基本情況

上海廣播電視臺電視新聞中心的虛擬演播室承建于2005年，是上海廣播電視臺體制改革建立電視新聞中心后新建的虛擬演播室，此演播室主要承擔著電視新聞中心專題節目的錄制工作。

此演播室是一個不十分規則，面積約200平米、層高6米演播室。藍箱尺寸為12M X 10M，背景藍采用的顏色為ROSCO5722，而虛擬演播室關鍵三個部分：攝像機運動參數的獲取和實時計算、實時色鍵計算、三維虛擬場景實時生成和輸出系統，采用的是ULTIMATTE以色列系統，跟蹤系統采用了圖形識別與紅外傳感器結合的跟蹤系統，以保證“同步”完美實現。演播室設置了三機位，攝像機為IKEGAMI，HK-388PW兩臺、HK-399PW一臺。圖形工作站采用Linux操作系統。虛擬場景制作主要由三維動畫軟件建立，由于軟件版本較早，3D建模中比較麻煩耗時，建模中的材質、燈光、陰影的建立受到限制。演播室燈光系統，燈光吊掛系統采用鋼結構葡萄架和平衡鉸鏈桿方式，調光系統采用48路調光立柜及48路調光臺各一臺；燈具采用三基色可調光冷光燈28臺，聚光燈12臺，成像燈4臺。人物摳像光比控制，支持4盞以上光源，

2. 原虛擬演播室在節目制作中存在的問題

初建成的虛擬演播室從專題節目的生產而言，基本達到了預期的目標，解決了在虛擬演播室中常見的基本問題。比如虛擬場景設置與主持人走位的虛擬的真實性；保證聲畫同步虛擬延時問題等等。但同時制作的節目還是存在諸多問題。除去虛擬場景制作問題外，整個節目的中虛擬場景與人物的關系總存在“浮”的感覺，合成的畫面虛；其次，在虛擬燈光方面，主持人的燈光與虛擬場景存在的問題比較多，這其中涉及到的虛擬基礎光的控制問題，基礎光和效果光控制問題，摳像人物膚色由于藍箱與地面反光的影響，造成藍色的出現，由于某些燈位布光之間的沖突造成道具缺省現象等等，造成制作的節目質量打折扣。

3. 改造演播室方案及效果

為改善虛擬演播室節目質量，上海廣播電視臺電視視覺形象委員會專門對此進行了探討與研究，并針對原制作的各場景專題欄目進行了逐一分析，形成了一些共識。針對原演播室的缺點于2011年12月進行了改建。

改建考慮到虛擬演播室現場燈光分前景燈光與后景燈光的區別，此虛擬演播室燈光設計采用二部分不同的設置。前景燈光采用在此演播室中心點（藍箱中心點）上方，設置直徑3M X 1M可上下移動的泛光燈箱，泛光燈箱中采用三基色（6X55W）可調光燈具12臺，主要解決前景燈光中摳像部分基本照度問題，前景燈光基本照度控制在600LUX±1000LUX；摳像部分的特殊效果燈光采用設置直徑6M可上下移動TRUSS（250MM X 250MM）架，TRUSS架上設置LED（L-SERIESD）燈具6臺，美國等離子成像燈（SEACHANGER NEMO）燈具6臺，后景及輔助燈光采用滑軌小型車加伸縮鉸鏈桿17臺，燈具采用三基色柔光燈（6X55W）6臺，解決虛擬識別系統燈光及輔助燈光應用。整個藍箱基本照度控制在800LUX±1200LUX；燈具色溫采用高色溫5300K，考慮到高色溫燈具對藍色色響應及更具穿透力，以此改變傳統設置，建模燈光參數設置于現場燈光大致一致。通過圓形泛光燈箱的運用使得演播室基礎光均勻程度得到了極大的加強，虛擬摳像畫面更加透亮，更具層次感。通過此次改造，演播室無論從外觀造型上還是畫面效果都得到了提高。

總結S5演播室燈光工程的成功改造，不難發現若要使得畫面提升，虛擬演播室燈光需做到以下要求：1，藍箱的布光要均勻，為人物摳像產生好輪廓打下堅實的基礎 2，若采用圖形設別系統，虛擬網格的燈光明暗要分明，滿足定位基本要求 3。處理好人物、道具中明暗對比強烈對摳像帶來的困難，4，解決藍箱燈光從地面反射后對人物、道具的影響。

三. 結束語

虛擬演播室中影響畫面效果的因素有很多，本文從燈光著手，淺析了提升畫面質量的一些經驗，相信通過結合視頻，定位等技術的完美應用，虛擬演播室畫面會更逼真，視覺效果會更震撼。