虛擬演播室技術在電視節目制作中的應用

劉陽

摘要：虛擬演播室是一種僅包括演員與道具，無需真實場景的演播室平臺。它不但為電視節目的開發提供了領先的制作方式與極其自由的開發空間，同時在完善節目開發形式、減少節目設計成本等領域也擁有巨大的價值。

關鍵詞：虛擬演播室;三維技術;色鍵技術

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0070-01

1 虛擬演播室主要操作原理

虛擬演播室技術是融入了色鍵技術與電腦圖形處理技術的前提下獲得成長的，以往的色鍵技術在摳像時，前后景間難以維持不錯的透視關系，讓人產生一種前景與背景不匹配的感覺，并讓人感到十分虛假。虛擬演播室因為采用了追蹤技術，電腦經由探究相機的運動參數，例如位置、俯仰等等，對虛擬情景的一些參數可以立即加以協調，確保前后景之間能夠維持精準的透視關系，實時建立和前景之間具有關聯的追蹤信號，經由色鍵器對經過延時的前景信號開展摳像處置，接下來和虛擬場景加以結合，人物和虛擬場景可以達成共同變化，最終利用渲染控制電腦將電視節目進行相應的播放。

2 虛擬演播室制作技術步驟講解

虛擬演播室制作的流程重點由演播室情景建模、藍箱拍攝制作、后期效果合成3個步驟而構成。

2.1 演播室情景建模

在演播室建模前，開發人員需參考前期的相關信息采集并設計出情景的平面圖與三維圖，經由建模軟件在電腦中畫出情景模型。建模不僅對模型的精度標準很高，另外還需呈現出一定的藝術美感，需要創作者一方面可以科學地配置各種有利資源，另一方面還需對電視圖像以及鏡頭操作等保持較好的把握。建模離不開構思，而創意也是極為關鍵的一點，藝術美感更是不可缺少的。

2.2 藍箱拍攝制作

相機拍攝表演者在藍箱中表演（前景信號），電腦虛擬情景建立平臺從追蹤系統中接納相機的運動信號，然后立即給出虛擬的立體情景（背景信號），接下來采用視頻合成技術將這兩者予以摳像操作，最后就有了主持人與虛擬情景相互融合的絕佳效果。

2.3 后期合成

在立體演播室中，將拍攝的東西和虛擬情景加以匯總、整理，最終便有了視頻。在形成影片時必須關注生成格式的挑選，挑選PAL制生成，如此才能儲存各種影片，并且在不同的電視臺播出。

3 虛擬演播室制作的核心技術研究

3.1 幾何建模技術

此處將《百曉講新聞》中的虛擬情景模型視為案例加以探討，這個節目中運用的系統是3DS MAX8.0。在建模前，第一，必須將情景模型的單位先設為mm，所建模型必須用3dmax透視圖作為主地平面，原因在于可以確保模型的占比與藍箱中的比例維持相同。第二，必須挑選能夠進行編輯的多邊形（POLYGON）技術來設立模型，情景內的每一個模型均需為POLYGON模型，不可有PATCH等其他模型，如此才可確保得到的3DS文件在加入到立體演播室中時模型的相關位置都是合理、精準的。第三，在建模時必須盡量使用最小點面的模型。舉例，使用一個圓柱體來當做地面，因為其下表面是用肉眼無法看到的，因此對那些無法看到的面，就應該相應地予以刪除，如此能夠節約一定的空間，從而讓軟件在渲染時能夠更順暢。對與相機相對較遠的模型而言，其自身的縱深比其與相機間的距離要小很多，因此看起來會減少其立體感，該領域的模型，能夠以平面上的東西來取代。比如說，設計一面掛有各種飾品的墻，墻上的畫能夠以一個平面來取代，然后通過材質來讓其看起來有質感。對某些不規則的模型，包括模型內的天花板、地板等，能夠先運用布爾運算制作模型，接下來再變為能夠編輯的多邊形。

3.2 材質貼圖與燈光技術

結束每一個建模后，必須對此類模型建立其表面的特性，換句話說就是提供材質貼圖，如此才能讓模型給人一種更符合實際的體驗。在材質貼圖環節必須結合模型的材料以及貼圖，同時和實際生活中的相關屬性相吻合，詳細反映在模型的色彩、透明水平、反光度等特征，材質的最終效果是各種特征貼圖融合所帶來的效果。舉例必須協調柱子的金屬感，那就必須在反射貼圖、高光貼圖等方面分別調節其相關效果，進而達成各種貼圖所產生的效果。

在給模型供應燈光時，必須重點注意下面幾點：首先，必須以光度學燈光或VRay燈光，不使用標準燈光，由于在烘焙的環節中，上述兩種燈光均能給人一種極為逼真的效果。其次，必須更好地采用體積光，在數字燈光的含義中，體積光屬于燈光的一種獨有屬性（即能展現燈光的大氣效應），不管是點光源、面光源等，僅需對該特征給予適宜的安排，就能帶來不錯的體積光效果。再次，必須留意布光的相關步驟，燈光間會相互影響，因此科學的布光順序能夠極大地提升工作效率。首先以光度學內的目標點光源通過陣列的方式進行安排，然后通過目標面光源來反映主題，最終協助提供部分目標點光源，為此類燈光添加更多的效果，并形成場景模型的光影感。

3.3 烘焙技術

貼圖烘焙技術，即一種將max光照資料變成貼圖的形式，然后將該貼圖再貼回至情景內的技術。因為無需CPU耗費精力來核算燈光渲染的參數，因此這較大層面上提升了渲染效率。在烘焙前，先將視圖切入至前視圖內，選擇想要烘焙的模型，在渲染至紋理的卷呈現下設立參數并將紋理選成Complete Map，目標貼圖位置均選成漫射色，最終就有了能維持燈光效果的貼圖。做烘焙的經過，是由于在立體演播室系統中難以呈現與明確MAX自身所擁有的燈光類資訊。

3.4 藍箱開發

藍箱開發時，必須關注下面兩點：首先，必須將藍箱的位置固定好。主持人的作業均需在藍箱中開展，然而因為被拍攝空間較小，藍箱的天花板也許不夠高或對范圍相對較大一點的拍攝而言空間不夠，若給人一種比較虛假的感覺，也就是現場相機拍攝到了藍色背景之外的區域，能夠在虛擬演播室中重新確定藍箱的位置。讓其對準的位置在藍箱中。其次，需確保藍箱中的光照合理，防止產生黑斑與白斑。重點需留意：（1）科學配置燈光，讓前景與背景的照明亮度與方向相吻合。（2）影子問題，表演者與實際工具在藍箱內呈現出的影子也需與表演者以及工具共同進至虛擬區，為了讓陰影與燈光能夠呈現出更好的效果，需讓陰影中的藍色電平與背景中的電平呈現出一定的距離，影子的方向還需與虛擬區內的光源方向維持相同。（3）需采用冷光源，這是與藍箱的主色相匹配的。（4）墻角位置也需保持明亮，讓光照能夠均勻呈現。

3.5 運用三維演播室系統后期合成

Top3DSet虛擬演播室系統是一個將實景拍攝、立體情景編輯與節目播出三者結合的電視節目設計軟件。在設計時必須關注下面幾點：第一，在平臺的材料庫內選用適宜的情景模型，加入至編輯區內，同時將烘焙貼圖上交給情景模型。第二，在材料庫內挑選大屏幕與特效物體，增加至時軌編輯窗體，適宜地修正物體與動作的性質讓其與節目的相關需求相匹配。第三，用一個虛擬演播室的節目表加以保存，在達成初始化設置后，連接追蹤系統，接下來利用時軌窗中的播出性能和主持人一起自由操作，在播放后便能錄制相關節目了。

4 結語

在電腦技術持續改進的當代，虛擬演播室平臺也將有更好的未來。盡管當前還不無法全部取代實體演播室，然而由于其投資經費在持續降低，制作技術卻在持續改進，筆者相信虛擬演播室技術的發展空間是不可限量的。

參考文獻

[1] 戚連秀.虛擬演播室技術在電視節目制作中的應用[J].科技傳播，2019，11（13）：81-82.

[2] 鞏珂.虛擬演播室在新時期電視節目制作中的結合與應用[J].科技傳播，2019，11（12）：79-80.

Application of? Virtual Studio Technology in TV Program Production

LIU Yang

（Yizheng Radio and Television Station， Yizheng? Jiangsu? 211400）

Abstract：Virtual studio is a kind of studio platform which only includes actors and props， without real scenes. It not only provides a leading production mode and extremely free development space for the development of TV programs， but also has great value in improving the form of program development， reducing the cost of program design and other fields.

Key words：Virtual Studio; 3D technology; color key technology