淺談海洋預報節目虛擬演播室系統的選擇

虛擬演播室是一種全新的電視節目制作工具，近幾年，以摳像為主的傳統演播室已不再為大眾所喜歡，代替它的是虛擬演播室，隨著科技的發展，高清設備走入人類的生活，高清的虛擬演播室系統也很快成為電視節目制作的首選。攝像機跟蹤、三維場景生成、色鍵是虛擬演播室系統中關鍵的三大技術，燈光的選擇和布置是另一大重要的技術，這些技術決定了虛擬演播室的質量和性能。根據這四大技術及海洋預報節目的特點，結合本單位的資金、設備、場地等情況，經廣泛而詳細的調研，充分的系統比較，最終本單位選擇了杭州高清維斯雙機位、單通道高清虛擬演播室，主要用于日常的海洋預報電視節目和電視訪談節目的制作。本文將以本單位的實際情況為基礎，從五個方面來探討虛擬演播室的選擇。

一、從視頻格式來選擇虛擬演播室

按視頻格式來分，虛擬演播室系統可分為模擬、數字和數字高清。隨著科技的發展，數字電視機的普及，數字攝錄機的市場占有率的提升，電視制作、播出設備的數字化，模擬的設備已慢慢淡出人們的視線。近幾年，許多電視臺主推1-2個頻道的高清數字節目，并把它作為一個試點，逐步向所有頻道推廣。作為省級海洋預報節目制作的承擔單位，電視頻道的播出信號變化關系到海洋預報節目輸出信號的變化。根據《廣電總局關于促進高清電視發展的通知》要求，數字高清已成為未來電視行業發展的必然趨勢，高清虛擬演播室也必然成為我們的首選。

二、從虛擬演播室系統關鍵的三大技術方面來選擇虛擬演播室

虛擬演播室是近幾年來隨著計算機技術的飛速發展和色鍵技術不斷改進而出現的一種新型的電視節目制作系統，是一種只有演員和道具，不需要實際場景的演播室系統，是由傳統演播室扣像技術上發展起來的系統。它擯棄了傳統扣像前景和背景不能同步變化，畫面合成生硬的弊端，將背景畫面的變化與前景的變化同步，甚至前景人物能自由穿插游走于背景物體中，兩者緊密融合在一起，成為一個有機的整體。

典型的虛擬演播室是由攝像設備、攝像機跟蹤系統（獲取攝像機的位置和動作參數）、計算機圖形工作站（用于生成虛擬場景）、色鍵合成器（用于將攝像機前景和虛擬場景合成一個圖像）四部分組成。決定合成圖像的質量和畫面美觀度最重要的因素是攝像機跟蹤，三維場景生成和色鍵。

（一）攝像機跟蹤

攝像機跟蹤技術是前景和背景畫面同步變化的一個關鍵技術。它可以幫助我們自動獲取攝像機在演播室中的空間位置（x,y,z），運動參數（搖移、俯仰），鏡頭參數（變焦、聚焦）等，來判斷攝像機、主持人、虛擬場景間的相對位置關系，實現真實攝像機和虛擬場景中的虛擬攝像機的綁定，真實攝像機參數的變化帶動虛擬攝像機參數的變化，從而使虛擬場景能和主持人這個前景有機的融合在一起，增強畫面的真實感和立體感。目前攝像機跟蹤技術有機械傳感器跟蹤、圖像識別跟蹤、紅外線跟蹤、超聲波跟蹤、輔助攝像機跟蹤技術等，其中最常用的是機械傳感器跟蹤和圖像識別跟蹤技術。

機械傳感器跟蹤是指在攝像機鏡頭和云臺上安裝傳感器和相關電子裝置，通過托架與鏡頭上變焦環和聚焦環的齒輪緊密咬合，把攝像機的運動和鏡頭等參數通過串行接口傳送到計算機。圖像識別跟蹤也稱網格跟蹤，是將一個精確的網格圖案以不同的藍色繪制于藍箱的正面，通過攝像機識別這種圖案并與計算機跟蹤軟件及硬件預先確定的模型進行對比，以確定物體與虛擬場景的透視關系及距離。下面是兩種跟蹤方式具體項目比較（如表1）。

從表一可看出，兩種跟蹤方式各有優缺點。事實上，并不存在適合任何場所的完美解決方案，只有根據實際情況，選擇對己方較有利的方案。本單位用于演播室的房間大小為9.8×5.8m，面積不是很大。一方面鑒于在機械傳感器跟蹤技術下，能擺脫網格的限制，可快速的進行鏡頭的移動，跟蹤精度較高；另一方面在攝錄過程中，很小的空間范圍內，不需要攝像機機位的移動。所以綜合考慮各種因素，決定采用機械傳感器跟蹤技術。

（二）三維場景生成

目前，能滿足各種需求、適應各個階層的演播室類型有二維虛擬演播室、二維半虛擬演播室、三維虛擬演播室。二維虛擬演播室的虛擬背景一般采用圖形圖像處理卡，生成二維背景圖像；二維半虛擬演播室的虛擬背景必須在3dsmax等三維動畫編輯軟件中設計制作成三維模型的場景，并事先渲染成大尺寸高質量的位圖，作為合成場景中的背景使用，是一個假三維的虛擬場景。三維虛擬演播室的特點是可以創建真正三維的虛擬場景，虛擬攝像機和真實攝像機運動參數的同步變化，可以得到與前景圖像成正確透視關系的三維虛擬場景，與二維和二維半演播室相比，場景更逼真、空間感更強，具有較大的發展優勢和廣泛的發展空間。維斯Viz Virtual Studio虛擬演播室是一個三維的虛擬演播室，它的虛擬場景制作軟件是viz Artist，是一款用于制作絢麗圖像先進的實時動畫圖像創作系統，能輕松、迅速地制作出大量的實時三維動畫，軟件界面友好，操作簡單，兼容性強。除此之外，它豐富的標準特效插件庫和眾多高級特效插件庫，能實現許多意想不到的效果，另一方面，viz Artist還允許用戶自建材質、紋理、模型、粒子等效果模塊，給了用戶一定的創作空間，既適合初級水平的人員使用，又給了高級水平制作人員的一個創作舞臺。這一點非常適合在我們單位使用。

（三）色鍵

色鍵是對背景畫面的某一種顏色分量進行鍵出覆蓋，使主持人、實物道具和虛擬背景之間可以相互動態遮擋，實現主持人在虛擬或實物后方或前方行走的效果。因此，鍵信號的質量關系到合成后的畫面質量。實時高清色鍵器Ultimatte11是最高等級的色鍵，也是目前用的最多，客戶反映效果最好的色鍵，它能產生自然的邊緣過渡效果，能快速處理陰影、頭發絲、透明體和煙霧，并具有以下三大特點，一是與其他色鍵相比，它采用前景和背景分別處理后再相加混合的方式，這種方法能提高畫面清晰度；二是使用特有算法產生遮罩信號，可以更好地從前景物體中區分出背景；三是Ultimatte含有專門用來抑制由藍屏溢出的光引起的色污染，同時允許在前景上再現藍色陰影。在虛擬演播室中，這些特點都能保證圖像合成的最終質量。

三、虛擬演播室的燈光選擇

本中心由于環境條件的限制，用來建設演播室的房間高度低、空間小，使用傳統的演播室燈光，燈光設備體積大，布光困難，容易造成布光不勻的現象。經過比較，選擇了一套能適合于層高較低演播室的燈光設備和可移動的補光設備，這套設備中，燈具均采用新型LED光源。led燈體積小，發光率高，壽命長、節能，且是冷光源，產生熱量較小，非常適合在層高較低的演播室中使用。

四、從系統的特點方面來選擇

系統的特點包括系統的先進性、成熟性、穩定性、兼容性等方面。很多用戶在購買產品時由于過分追求功能而忽略了產品的穩定性和兼容性，其實穩定性有時比功能還要重要。就如本中心的工作來說，系統運行的不穩定，會直接導致預報產品不能按時送出，電視節目不能按時播出的情況，這種情況，對于我們來說無疑是致命的，所以系統必須在穩定性方面經得起考驗。

中心除了要購置的高清虛擬演播室外，還有一批在使用的標清設備。目前除一檔節目是高標清同步播出外，其他兩檔節目都是標清播出，所以為了配合電視頻道播出的視頻格式要求，需要所有設備必須要高標清兼容。

經過調研，高清公司提供的產品在先進性、成熟性、穩定性、兼容性方面滿足了我們的需求。

五、其他軟件的選擇

除了虛擬演播室的軟件外，本單位在制作預報模板過程中，與一般節目不同的是還需要大量高清晰度、高分辨率的地圖、地形圖等素材，以及上屏數據字幕處理軟件，幫助提升海洋預報制作的水平和效率，以期獲得良好的視覺效果。Viz天氣包裝系統滿足了我們的需求，不僅能免費提供大量的高分辨率的地圖、地形圖的素材，而且由于它的最大限度的基于模板的方案，使用輕松、方便，通過程序的數值轉化功能，直接生成上屏字幕，不需要手動修改數據字幕，整個制作過程全程數字化，在海洋預報節目制作過程中，能提高工作效率，提升數值的精確度。

表1 機械傳感跟蹤和圖像識別跟蹤技術對比

六、廠家實力

選擇虛擬演播室系統時，產商、產品的信譽也很重要，最好選用那些國內外知名度較高的，信譽度較好的，在市場上有一定份額的產品，電視媒體部門選擇的產品必須要達到廣播級的要求。除此外，強大的制作團隊陣容也很重要。強大的團隊憑借對產品的熟悉性，能幫助我們更快地熟悉產品的使用方法，能為我們提供較寬廣的創意思維，并為我們制作出較滿意的產品。

綜上所述，本單位根據視頻格式選擇了高清虛擬演播室；根據場地高度低，面積小的特點，選擇機械跟蹤技術，led燈光；色鍵選用最頂級的Ultimatte11色鍵；選用有利于海洋預報節目制作的Viz Weather天氣包裝系統。滿意于高清公司強大的制作團隊，不僅能幫助我們設計、制作出有特色、美觀度較強的海洋預報電視模板，又使我們獲得了有力的技術支持。希望以上幾點在虛擬演播室的選擇方面能給同行帶來一定的借鑒作用。

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