關于虛擬演播技術在電視制作中的應用

康海龍 呼倫貝爾廣播電視臺

如今信息進行加工和處理以及傳播，使用的主要工具就是電視，從近年來可以看出，各個電視臺工作的主要方向，便是占領該地區的電視傳媒市場。伴隨著數字電視的飛速發展，目前各個地區和城市的觀眾在獲取電視節目時，都可以很好地利用有線數字電視網，而有線數字電視的發展，不僅提高了電視臺的收視率，保證各個電視節目質量的同時，也有效減少了電視劇節目實際制作的經費，這也成為各個電視臺之間進行競爭的主要方式和手段，同時為了給電視臺的制作提供多種表現空間，而產生了虛擬演播技術。

一、關于虛擬演播技術的產生

從整體來看，虛擬演播技術屬于一種新興的電視制作技術，同時其也是以往摳像技術和虛擬現實相互融合而出現的產物。虛擬演播技術可以將攝像機所拍攝到的最終圖像，與通過計算機而形成的虛擬影像和場景進行有效結合，進而打造出豐富和多思維的虛擬世界。

提到虛擬演播技術，勢必要仔細研究色鍵，其主要功能就是將傳統電視特技的實際效果呈現出來，色鍵的基本原理：鍵控的亮度信號主要的來源就是彩色電視，其功能主要是用來控制電子開關，然后進行有關畫面選取的操作。也可以說，人們在使用攝像機進行室內人物和物體拍攝時，背景會應用單色幕布，然后通過整體的色鍵系統進行畫面分析，可以將單色畫面進行有效的剔除，這樣人們可以將視頻畫面進行隨意的更換，同時也可以將其安置在主持人后方。在實際制作電視節目的過程中，人們也將其稱為摳像。

結合實際情況來看，以往制作電視節目時，主要就是應用實物布景，也會使用特技色鍵，通過這種方式可以進行摳像，來實現疊加背景的最終效果。為了保證整體演播室內部的美觀性，相關的制作人員必須投入大量的時間和精力，對實際表演的場景進行精細性地設計和搭建，在道具、設備的購買方面，需要增加人力和物力，這就在一定程度上增加了經費的使用。一旦所制作的畫面出現了虛假、不自然的現象，就會仔細調整前置攝像機，那么實際的背景圖像，則無法實現同步變化。但虛擬演播技術的產生，很好地解決了以上問題，整個虛擬系統可以實時監測相關的攝像機，而且能及時了解并掌握機器實際參數的變化情況，可以有效保證前景和后景圖像具有統一的參數，同時可以讓兩者一直保持三維透視關系，從而保證了畫面的真實性。隨著虛擬演播技術的有效應用，讓電視臺的工作人員成功脫離以往時間和空間上的限制，不僅提高了電視臺實際所制作節目的效果和質量，而且從整體有效提高了電視臺的創造能力。

除此之外，因為虛擬場景實際的設計和制作、整改以及儲存等，都會使用計算機這樣工作的方式，合理減少了以往真實場景的構建和拆除，以及存儲等工作，不但可以將電視節目的制作成本，控制在合理范圍內，同時也能提高整體演播室工作的質量和效率。

二、關于虛擬演播技術的發展現況

虛擬演播技術的廣泛應用，與計算機網絡技術的發展有著緊密的關聯，以往虛擬系統的運作是建立在圖形工作站上，因此市場價格過于高昂。在20 世紀90 年代末期，計算機的硬件得到了迅猛發展，使得成立在PC 系統下的虛擬演播系統也由此產生，同時相關聯的視頻廠家，都在積極開發屬于自家獨有的虛擬演播系統。早期的虛擬演播系統也被稱為虛擬場景系統，如果追究其本質，那么可以將其與傳統摳像相提并論，而兩者之間存在的區別，就是虛擬演播系統中還包括摳像技術以外的功能，例如遮罩技術、虛擬墻等，使用這項系統進行視頻制作，可以有效保證圖像具有一定的真實度，但不具備最重要的跟蹤技術。從泰國電視臺早期的發展現狀來看，所應用的Trinity 系統便屬于此列。伴隨著使用者需求和要求的逐漸增多，同時相關廠家所具備的研發技術也在不斷提高，在這樣的現狀下，產生了真正有價值的三維虛擬演播系統，在科學合理的前提下，三維虛擬演播系統也可以有效劃分成二維半系統。

從總體來看，二維半虛擬演播系統可以在實際的虛擬場景中，充分利用3D 建模系統軟件渲染照片，然后在實際合成虛擬場景的過程中，會結合前景和后景攝像機實際運作過程中的狀態，對所渲染的圖片實行進一步的精細化處理，讓其可以與前景圖像相互符合。對二維半系統來講，會更加重視平面圖片的處理，所以無法實現多機位、多角度的拍攝，只能通過正面角度，否則就會出現穿幫現象。對于三維虛擬演播系統來講，主要借助3D 系統軟件，然后對場景模型進行有效構建。與此同時，會將整體3D 建模的相關文件，全部儲存在虛擬演播系統內部，再通過主機對場景的合成進行渲染。從技術角度出發，這種系統會更加高端和先進，不僅可以保證人物和所構建的場景之間融合的自度然，而且能有效進行多角度和多機位的拍攝，但在該過程中，對計算機硬件處理能力的要求較高。

從目前來看，三維虛擬演播技術的功能中，基本包括了二維半虛擬演播系統中的所有功能，比如，以大洋MagicSet為例，在整個系統控制模板中，會包含與二維半系統相關的所有選項，當該系統正式啟動后，系統會在第一時間將渲染圖片的相關元素關閉，只開啟貼圖功能，當對背景進行調用時，會應用事先儲存完好的圖片，這時只需要采用攝像機的主視角，對于部分要求效率較高的專欄節目，這也是一種較為簡單的節目制作方式。

虛擬演播系統的核心重點就是攝像機跟蹤技術，而且這也是考核虛擬演播技術是否合理、專業、有效的主要依據。如果攝像機跟蹤技術沒有發揮出真正的作用和價值，那么不但會給節目效果帶來不良影響，還會造成前景和背景之間發生脫節現象。通常情況下，攝像機跟蹤技術應用最為廣泛的兩種方式，就是機械傳感和圖形識別。對于機械傳感方式而言，其會在攝像機鏡頭的周圍，安裝相對應的傳感器，通過該機器來進行參數的采集，相關攝像工作人員在操作機器的過程中，傳感器的有關部件可以感應攝像機所有參數實際的變化，同時可以對這些參數的變化情況進行實時監測，并將各項參數上傳到虛擬演播系統的主機中，然后通過主機對這些參數進行細致性地處理。

對于圖形識別方式來講，其主要在背景藍箱上增加指定形狀的網格，虛擬演播系統會分析攝像機畫面，然后對不同大小和形狀網格的特征進行精準識別，進而得到攝像機在運動過程中真實有效的各項參數。除了以上兩種攝像機跟蹤技術所使用的方式之外，在早期也會應用紅外線和超聲波的跟蹤方式，但因為技術和成本方面的原因，導致這兩種跟蹤方式并沒有得到廣泛普及。

三、關于虛擬演播技術在電視制作中的相關應用

（一）有關真三維虛擬演播室系統

從整體來看，真三維虛擬演播室系統，是建立在渲染技術系統和跟蹤技術系統，以及色鍵技術系統之上，一般情況下，該系統會在演播廳錄制、直播節目等中被應用。對于安徽廣播電視臺來講，其演播室屬于一種三機位、單獨通道、超高標清等的虛擬演播室，對影像和圖片進行渲染，主要采用的是Linux 操作系統，然后會通過該系統中的渲染工作站，這樣不僅可以保障渲染圖片過程中的質量和效率，同時實際渲染的能力較強，并且該工作站具備一定的穩定性。

對于虛擬演播室系統來講，不但可以滿足演播室視頻連線、屏幕互動等節目形式制作過程中的需求，同時也在一定程度上增加了以往電視屏幕所具備的形態。另外，該系統經常被專業類節目在實際錄制過程中應用，所制作出來的真實效果，也贏得了相關電視臺和節目部門的一致好評。

（二）在線包裝系統

在線包裝系統可以結合電視臺制作節目內容的實際需求，然后借助計算機可以對音頻信號進行有效渲染，并對實際的視覺呈現效果進行強化，在線包裝系統會更加關注包裝方案的美觀和速度。在通常情況下，在線包裝系統會被直播類、資訊類以及專欄類的新聞節目所應用，通過該項系統可以有效實現音頻互動、場景和情景展示、突發新聞資訊等三維包裝方式和手段。對于安徽電視臺來講，在線包裝系統也會應用圖形工作站，可以進一步加強室內演播室各個窗口元素之間的聯系，保障電視臺節目具備良好的藝術效果，與此同時，該系統可以電視節目的制作種提供多種創作手段。

如今各大電視臺在廣大人民群眾所喜愛的電視節目中，充分利用了在線包裝系統，不僅很好地豐富了電視節目的表現方式和形式，而且從整體提高了觀眾之間的互動性，取得了較好的應用成效。

四、關于虛擬演播技術的擴展

相比于以往電視制作的方式和手段，虛擬演播技術在某些方面有著顯著優勢，尤其體現在大型比賽方面，對于央視的直播來講，一般都會應用虛擬演播技術，可以簡化實物背景的搭建過程。在早期，虛擬演播技術只是應用在演播室節目的制作中，現階段，該技術的實際應用范圍較廣，不僅可以將其應用在體育節目的報道中，還可以在廣告制作中使用該系統。隨著虛擬演播技術的廣泛應用，也讓虛擬演播系統出現了新的技術，比如，數字重放系統、回放系統等，通過這些技術的合理使用，使電視臺在節目制作中取得了出色的成績。對于虛擬回放系統來講，其會被評論節目經常應用，該系統會事先將體育場所構建的三維模型進行儲存，對于需要重點分析和處理的畫面，虛擬回放系統會在第一時間將其凍結，并將其轉化成另一種動畫形式的場景，同時人物和球場以及球，也會轉變成相對應的三維畫像，這時虛擬攝像機會根據該三維場景，展開旋轉拍攝，這樣場下觀眾可以從多種角度觀看比賽的實際情況。對于實際比賽過程中出現的爭議現象，通過這種轉播方式，可以對其進行有效地判斷。

對于數字重放系統而言，可以對比賽過程中出現的精彩瞬間進行重放，在實際重放時，主要使用的就是視頻跟蹤技術，通過該技術能對場上重要運動員的關鍵球進行追蹤，并將這些球實際的運動軌跡和路線完整地呈現出來，與此同時，也可以對賽場上兩個物體之間的距離進行精準測量。從場下觀眾的角度來看，借助數字重放系統，可以讓這些觀眾及時了解比賽過程中的細節。從球隊教練的角度來看，這項系統屬于另一種形式的分析工具。除此之外，對于虛擬廣告系統來講，可以在相關體育節目的播出期間，將演播室所制作的虛擬廣告牌，在表演賽場的空地上進行放置，也可以將場地本來的廣告牌進行替換，然后通過進一步的合成和處理，可以達到良好的應用效果。

伴隨著數字視頻技術和計算機技術的飛速發展，有效帶動了虛擬演播技術的完善和更新，很多以前無法實現的效果，現如今通過該技術都可以有效地完成。對于電視臺來講，應用虛擬演播技術，不僅可以減少制作的成本，而且能豐富人民群眾的精神文化生活。