虛擬演播室系統(tǒng)分析及應(yīng)用

侯碩

摘 要 改革開放以來，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，一些新興的科學(xué)技術(shù)也不斷出現(xiàn)。虛擬演播室是最近幾年才被逐漸普及和應(yīng)用起來的一種非常高端的電視節(jié)目錄制技術(shù)。它的工作原理是將電腦制作的虛擬三維場景與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)現(xiàn)場拍攝的真實(shí)人物進(jìn)行活動(dòng)的圖像再經(jīng)過計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)合成，簡單來說，就是將現(xiàn)實(shí)人物和虛擬背景完美的結(jié)合在一起。由于背景大多是由電腦合成的，變化起來又十分迅速，所以演播方式豐富多樣，層出不窮。虛擬演播室的獨(dú)特魅力和廣闊的發(fā)展空間，現(xiàn)如今已被越來越多的節(jié)目制作和編輯人員所關(guān)注和應(yīng)用。本文就深入探討了虛擬演播室的關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)際應(yīng)用和優(yōu)勢所在。

關(guān)鍵詞 虛擬演播室；色鍵與藍(lán)箱；三維技術(shù)

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）173-0085-02

虛擬演播室系統(tǒng)，又被稱為VVS，是一種全新的電視節(jié)目制作工具，充分利用了計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)和視頻合成技術(shù)，根據(jù)攝像機(jī)的參數(shù)與位置，使虛擬的三維場景與前景保持高度一致，再由色鍵技術(shù)進(jìn)行加工處理，讓主持人和電腦合成的三維虛擬場景完美的結(jié)合在一起，而且主持人還可以在虛擬場景中做出動(dòng)作，創(chuàng)造出具有真實(shí)感、立體感的電視演播室效果。許多實(shí)景演播室無法實(shí)現(xiàn)的節(jié)目效果，對于虛擬演播室來說，是非常簡單的。舉例來說，在演播室里建筑高樓大廈，演員在太空進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播，演播室內(nèi)突然下起了暴雨，諸如此類還有很多。甚至部分電視臺連主持人都是虛擬的，它們不但可以配合真實(shí)的主持人員進(jìn)行節(jié)目的主持，而且還可以單獨(dú)主持節(jié)目。虛擬演播室技術(shù)的誕生，無論是在視頻制作還是電視廣播等方面都引發(fā)了一場技術(shù)浪潮。

1 虛擬演播室的優(yōu)勢

虛擬演播室與傳統(tǒng)演播室相比有著很多比較突出的優(yōu)點(diǎn)，首先，傳統(tǒng)演播室大多都是實(shí)景演播室，場景需要實(shí)際搭建，并且用途比較單一。如果節(jié)目組想要更換節(jié)目，場景就需要重新搭建，用的道具也要立即更換。其次，實(shí)際布景也并不是那么動(dòng)感，節(jié)目比較單調(diào)乏味，更換幾次節(jié)目之后就會(huì)積累下大量無法再使用的道具，十分浪費(fèi)，并且工作效率很低。

虛擬演播室在工作時(shí)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的拍攝到的現(xiàn)場實(shí)況會(huì)通過傳感器傳遞給圖像處理中心，電腦根據(jù)這些信息得到真實(shí)物體或演員與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)之間的距離和相對位置，從而計(jì)算出虛擬的三維場景的尺寸大小和應(yīng)該插入的具體位置，并且按照節(jié)目制作的要求來快速制作虛擬場景和道具，這種不需要實(shí)際布景和道具設(shè)計(jì)的虛擬演播室無疑更加快捷方便，成本低廉。下面我來仔細(xì)分析其優(yōu)勢所在。

1.1 節(jié)省制作成本，工作效率高

在傳統(tǒng)演播室中，如果節(jié)目制作人員想要改變某一布局或者某個(gè)道具往往會(huì)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，會(huì)花費(fèi)很長時(shí)間，而虛擬演播室無論是場景布局還是道具制作都是在電腦上進(jìn)行的，節(jié)目制作人員可以隨時(shí)用計(jì)算機(jī)改變場景中的任意元素，這對于現(xiàn)場直播這種時(shí)效性電視節(jié)目而言，無疑有著巨大的優(yōu)勢。并且虛擬演播室不需要實(shí)際的場景和道具，只需要一次投資就可以免費(fèi)永久使用，充分發(fā)揮制作人員的智慧和才智，優(yōu)化場景布局的同時(shí)也增加了節(jié)目的多樣性。所以，這種虛擬技術(shù)不但縮減了節(jié)目前期準(zhǔn)備時(shí)間，提升了演播室的利用效率，也同樣節(jié)省了購買材料和設(shè)計(jì)制作的成本，十分實(shí)用。

1.2 欄目改版簡單，廣告植入方便

首先，現(xiàn)在的虛擬演播室都有一套比較完善的空間設(shè)計(jì)系統(tǒng)，利用三維技術(shù)來生成精致的道具或者現(xiàn)實(shí)生活中難以制作的場景，比如瀑布、火山、暴雨等大量虛擬的特殊環(huán)境。這樣就使得電視欄目的改版變得比以往容易了很多。同時(shí)，這套系統(tǒng)是可以兼容第三方軟件的。這樣一來，節(jié)目制作人員不止可以使用系統(tǒng)原本強(qiáng)大的三維技術(shù)來進(jìn)行場景和道具制作，也可以使用各種各樣的第三方軟件，制作人員獲得了更多的創(chuàng)造與想象的空間，以最低的成本創(chuàng)造出新奇的視覺效果，讓節(jié)目變得更加吸引觀眾。

其次，如果在傳統(tǒng)演播室制作電視節(jié)目，想要植入廣告是極為困難的，一般是在布景的時(shí)候加入展板或者字幕，內(nèi)容單調(diào)也不吸人眼球。而虛擬演播室則可以瞬間改變場景，可以隨意添加不同樣式、豐富多彩的廣告。

2 虛擬演播室的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 攝像機(jī)的跟蹤定位和鎖定

在運(yùn)用虛擬演播室進(jìn)行節(jié)目錄制的時(shí)候，往往配備有兩到三個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，這種攝像機(jī)一般都有運(yùn)動(dòng)檢測和人臉識別系統(tǒng)，以便于用來跟蹤和定位。工作時(shí)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的CCD圖像傳感器會(huì)將數(shù)字?jǐn)z像機(jī)聚焦，切鏡，升降等動(dòng)作傳到控制中心，經(jīng)過信息處理傳遞給虛擬攝像機(jī)，用這種方法來實(shí)現(xiàn)虛擬攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的完美同步。另外，當(dāng)虛擬演播室有兩臺攝像機(jī)同時(shí)工作并且需要切換時(shí)，為了確保在切換鏡頭的時(shí)候，節(jié)目主持人突然從一個(gè)場景瞬間切到另一個(gè)場景，所以必須要保證節(jié)目主持人和虛擬的三維場景之間的距離和位置都是固定住的，以免給觀眾們帶來虛幻的感覺，也沒有立體感。真實(shí)的演員是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)負(fù)責(zé)的，而虛擬布景是虛擬攝像機(jī)負(fù)責(zé)的，所以，在拍攝過程中，虛擬攝像機(jī)之間必須和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)之間的距離相等，方向也必須一致，即攝像機(jī)的鎖定。

2.2 變焦、聚焦和景深

在節(jié)目進(jìn)行錄制的時(shí)候，攝像機(jī)聚焦點(diǎn)一直都是放在節(jié)目主持人身上的。如果這個(gè)時(shí)候主持人和所處的背景都非常的清晰，那就會(huì)產(chǎn)生景深的不真實(shí)感，因?yàn)榫吧钍请S著聚焦增大而增大的。需要注意的是，有時(shí)根據(jù)節(jié)目需要要有特寫鏡頭時(shí)，主持人所處的虛場景不能是非常清晰的，這樣才會(huì)讓前景和背景看起來是出自同一臺攝像機(jī)，做不到這一點(diǎn)的虛擬演播室是失敗的。

2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

虛擬演播室系統(tǒng)所配備的計(jì)算機(jī)其實(shí)是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)為網(wǎng)絡(luò)中心，網(wǎng)絡(luò)中心控制整個(gè)虛擬演播室，是虛擬演播室的核心部件。它除了可以使用和微調(diào)工作人員制作好的三維虛擬場景以外，還可以向圖像轉(zhuǎn)換器傳遞圖形數(shù)據(jù)和處理由攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)識別系統(tǒng)所傳輸來的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。根據(jù)主機(jī)傳來的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化合成處理，以便實(shí)時(shí)地計(jì)算出虛擬的三維電腦場景的運(yùn)動(dòng)，以保證其輸出的虛擬背景與真實(shí)的前景同步。

3 虛擬演播室的實(shí)際應(yīng)用范圍

現(xiàn)如今，大多虛擬演播室被應(yīng)用于中小型規(guī)模的演播室，這類演播室一般會(huì)制作類似新聞訪談，體育咨詢或者天氣預(yù)報(bào)等類型的節(jié)目，這些欄目都具有場景范圍不大，更換頻繁，參演人數(shù)少，攝像機(jī)位不多等特點(diǎn)，但是后期制作量比較大且時(shí)間較緊。這種多欄目且共用一個(gè)演播室的情況用虛擬演播室再合適不過，虛擬演播室剛開始只用于節(jié)目的制作，而現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬演播室也逐漸開發(fā)出了很多新的技術(shù)，比如數(shù)字重放技術(shù)、移動(dòng)場景技術(shù)、虛擬廣告技術(shù)等多元化，全方位的技術(shù)，有了這些技術(shù)制作節(jié)目更是如虎添翼。應(yīng)用范圍變得更加廣泛，尤其是在體育新聞報(bào)道和廣告推銷方面。

4 結(jié)論

虛擬演播室技術(shù)的發(fā)展也意味著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展近年來也非常迅猛，就目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展如此快速的情況下，虛擬演播室技術(shù)一定也會(huì)迎來更寬廣的發(fā)展空間。雖然現(xiàn)在的虛擬演播室系統(tǒng)還有一些技術(shù)和資金上面的問題，沒有得到真正的全面普及。但是，已經(jīng)有越來越多的生產(chǎn)商家和相關(guān)技術(shù)人員開始投入資金進(jìn)行研發(fā)，并且隨著技術(shù)的不斷完善，出產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品也越來越多，讓我們有了充分選擇的余地。因此，我相信，虛擬演播室一定會(huì)成為非常受歡迎的電視制作工具，引起一場真正的技術(shù)革命。

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