虛擬演播室系統及其虛實結合技術

駱云中重慶市長壽區廣播電視臺，重慶　401220

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虛擬演播室系統及其虛實結合技術

駱云中
重慶市長壽區廣播電視臺，重慶401220

摘要在電視節目的制作中，常應用虛擬演播室系統，因為其虛擬的特性使得節目的制作隨心所欲，在基于動態和靜態的場景設計下制作電視節目，使得電視節目的制作效率大大提升。所以在廣播電視系統的運行中常采用此法來進行節目制作，尤其是一些中小型電視臺，可以利用這種方面來充分滿足制作需求。本文即對虛擬演播室的發展及最新的虛實結合技術進行了分析，使人們能夠對虛擬演播室系統有所了解。

關鍵詞虛擬演播室；虛實結合；技術

我國在20世紀改革開放之后經濟飛速發展，人民生活質量逐步得到改善，對于娛樂活動也有了更多的要求，電視機是這個時代鮮明的產物，是絕大多數人的娛樂設備之一，因此也到了巨大的發展，無論是在頻道還是在電視節目上都有所增加，各大電視臺之間的競爭也越來越激烈。要想在激烈的競爭中占據主動權，就要在電視節目的質量和成本上下功夫，為電視臺的口碑和經濟效益做貢獻。虛擬演播室技術就是這樣環境下的一種技術，它能夠在電視節目的制作中隨心所欲地運用各種創意，從而獲得節目質量的提升和成本的下降。

1　虛擬演播室的發展

在傳統的電視節目的制作中，節目演播室的布景都是實實在在的，它不光要花費經費來進行材料的購買和維護上，而且有還要有專業的人員進行場景的布置，這樣才能使節目正常錄制。但是這樣的布景無法靈活進行場景上的變化，并且節目錄制結束后場景往往沒有太大的利用價值，若是要對其進行更新以適應新一期節目的需要則要花費更多，并且在具體的節目效果上也差了很多。為了提升節目場景的靈活性，電視行業發展了色鍵制作技術，即在拍攝時用藍色幕布作為背景，在后期制作時用其他背景將藍色替換掉，用攝像機所拍攝的人或物圖像疊加到背景上去。這樣雖然在一定程度上提升了場景替換的靈活性，免去了場景布置高昂的費用，但是卻使實際的節目效果大為降低，節目圖像顯得不真實。這種粗劣的技術在場景的發展中只是起到一個過渡作用，隨著計算機技術的發展，其處理數據的能力更為強大，可以在虛擬中形成三維空間來當作演播室的背景，它與色鍵技術最大的差別就是它可以與攝像機的移動同步進行，這樣就相當于攝像機直接拍攝，使節目效果更為真實，這就是虛擬演播室技術。一般虛擬演播室技術是基于綠箱和藍箱的環境來進行的，這樣的運用會有一定的局限性，所以它結合了當今先進的定位技術，使演播室技術更加貼近現實，它最大的特點就是不再需要藍箱的協助就可以熟練的運用各種虛擬技術，使節目能夠運用各種特效等，如綜藝節目、演唱會等都可以使用這種技術來增加現場氣氛，它就是增強現實技術功能的虛實結合技術。

2　早期虛擬演播室

上面已然說過，早期的虛擬演播室是將計算機場景工作站生成的圖像替換藍箱作為演播室的背景，為了保證主持人、攝像機與背景三者的一致，需要對三維圖像進行變換，使其能夠與攝像機同步，這樣就不會產生主持人是漂浮在背景上的感覺，使節目更加真實。在計算機工作站的圖像與藍箱進行背景替換時，需要用到光學識別技術和傳感跟蹤方式，這兩種技術在識別和跟蹤的敏感性上較高，能夠滿足替換要求。在實際的背景替換時，由攝像機拍攝的視頻圖像數據流分兩部分輸送，一部分由數據處理系統進行處理來獲取信息的參數，另一部分則要交由延時器以保證計算機三維圖像和藍箱背景的時間同步，然后將主持人的識別標志和藍色背景去掉，替換三維圖像。

經過上面對于虛擬演播室工作的介紹我們可以發現，虛擬背景替換的關鍵是對攝像機、主持人、三維場景的關系進行處理，而在這三者中，主持人和虛擬場景是在可控范圍內的，而攝像機為了完成拍攝任務，通常需要完成俯仰、調焦等工作，需要進行大量的動作，所以對這些動作的參數進行實時跟蹤就是虛擬演播室技術的關鍵。

3　虛擬演播室系統應該注意的問題

3.1燈光

平時我們可以從各種渠道指導在電視或者其他節目的拍攝中，對于燈光總有著要求，尤其是在電影的某些場景中，燈光師更是舉足輕重。在虛擬演播室的藍箱中，節目錄制時要保證藍箱上的燈光被照得非常均勻，這樣由藍箱內的多個攝像機摳出的圖像才不會有藍邊或者摳透現象。在藍箱的6個面內，容易在燈光方面出現問題的是地面，所以要在這方面進行重視。除了燈光照在藍箱上外，還要注意燈光與人體或者物體的接觸，有時候因為燈光照射不均勻，就會出現摳透現象。除了上述這些外，藍箱本身的質量也是影響燈光效果的元素，如藍箱的材料有問題導致藍色不均勻或者使藍箱的拐角處不夠圓潤，有時因為這些使圖像發生抖動。在對藍箱內的人或物體進行打光時，往往會因為反射原因在藍箱的對應位置上產生光照，整個需要在錄制前進行補光處理。藍箱的藍色明亮度對于摳像也有影響，過于明亮會使相應的前景物體的邊緣也較亮，會被系統色鍵消除，為了補償消除，需要對物體邊緣進行適量的補光。有時候為了表達更明顯的真實感，燈光師會利用燈光來在藍箱內投下投影，使投影進入虛擬空間。

3.2服裝

在虛擬演播室的運行中，成像的好壞不僅與燈光有關，與主持人所著服裝也有關系，因為摳像的緣故，其服裝要避免與背景相似，否則會被摳掉；而一些白色、淺色、細格子、發光的衣物，也會對摳像結果造成影響。并且主持人服裝與背景的搭配合適與否，也關系著是否會對節目有所增色。

4　虛實結合技術

在色鍵技術的基礎上，發展出了虛擬演播室技術，使電視節目的錄制更為靈活，不必再購買布置材料，也不用擔心主持人與背景結合度不夠。但是究其原理，虛擬演播室也還是用虛擬的場景來模仿現實的場景，要想在眾多的電視臺之間脫穎而出，就要在這方面進行革新，來增強虛擬的現實感，被稱作虛實結合技術。虛實結合技術的發展是隨著計算機技術對于圖形和可視化技術的控制力逐漸提升的，它可以在現實世界中營造一個虛擬的環境，并與真實世界融為一體，使節目效果趨向于真實。與虛擬演播室技術相比，兩者使用的背景不一樣，虛擬演播室的背景是計算機站形成的數據圖像，而虛實結合技術的背景則是真實的現實世界。

虛實結合技術根據原理上的不同，可以分為2類：一類由摳像填充技術支撐，同色鍵原理相同，將攝像機拍攝的信號輸入經色鍵器將對應顏色摳掉，剩下的信號作為Matte信號填充成為一路鍵信號，與攝像機的信號合成成為一路完整的信號；另一類由直接鍵信號技術支撐，它與摳像填充技術不同，不需要色鍵器，攝像機拍攝的信號直接作為背景信號，并且攝像機運動的映射也被傳感器傳到虛擬攝像機上，使虛擬攝像機出現各種動作，用渲染引擎渲染三維虛擬元素。這2種不同技術支撐的虛實結合技術分別有不同的應用場景，前者對于顏色要求單一，可以作為演播室的仿真大屏幕，后者虛擬元素則可以作為場景中的各種物體。

5　結論

隨著人們生活質量的提高，人們對于娛樂的要求也越來越高，從目前來看，電視仍將是未來幾十年的主要娛樂方式之一，并且人們的思想認識和欣賞水平也在逐步提高，要想在觀眾心理留下印象，就需要用更為成熟科學的手段來進行電視節目的制作，努力提升節目的質量。虛擬演播室和虛實結合技術是當前應用最廣泛的制作技術，它能夠更靈活地使用場景，營造一個完美的虛擬效果，來使節目效果最大化。隨著虛擬技術的日漸成熟，虛擬演播室和虛實結合技術也必將在其他領域發揮作用。

參考文獻

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［3］毛懿坤.淺談虛擬演播室系統及其虛實結合技術［J］.數字技術與應用，2011（10）：200.

中圖分類號TP39

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0129-02

作者簡介：駱云中，重慶市長壽區廣播電視臺。