小議虛擬演播室系統應用

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摘要：本文研究了虛擬演播室系統在電視節目中運用的分析，首先要了解其在電視節目制作中所用到的關鍵技術，然后認識其實際運用到的技巧，最后要清楚其在電視節目制作中的流程。

關鍵詞:虛擬演播室、電視節目、演播室

隨著計算機、多媒體技術的飛速發展，帶動了虛擬演播室技術的不斷改進。在全球范圍內影響和改變著人們固有的審美思維。虛擬演播室技術是計算機技術發展必然的產物，虛擬演播室系統在電視節目制作中的運用，使傳統電視節目體系發生了很大的變化。面對此類問題，我們進行了深刻的思考，對虛擬演播室技術進行重新分析，以確定虛擬演播室系統在電視節目制作中的運用和發展。

1虛擬演播室系統在電視節目制作中的實際應用技巧

(一)建模技巧

由于虛擬演播室的模型和動畫需要實時的運動，所以建模過程需要遵循以下幾個原則:盡量避免復雜模型的建造;用Lightscape等軟件轉化燈光參數;運用鍵罩加大虛擬系統的逼真性。

(二)紅外檢測技術

在實際應用中有時會發生這種情況，主持人需要從虛擬景物后面走到前面來，這時需人為去控制鍵罩的開關，當工作人員與主持人配合不好時會有穿幫的可能。利用紅外檢測技術可解決這個問題。紅外線檢測是確定被檢測物體的縱向位置，即在演播室中被拍攝的前景位于背景內的深度。首先，在演播室上方固定2-4個紅外線攝像機，作為紅外線接收裝置。然后，用紅外發射裝置對演播室進行測量，最后繪制出活動范圍的網格圖。這樣當演播室中的移動物體配帶上紅外線發射裝置，其紅外線被紅外線攝像機攝取，通過計算機識別和計算出該物體在網格中的位置，將數據傳輸到工作站，根據背景與物體縱向數據自動計算出移動物體在模型中所處的位置及深度。以上就是虛擬演播室常提到的“深度鍵”的概念。這種系統根據紅外線檢測，產生深度鍵，能持續地使主持人置于虛擬背景內的正確位置。深度鍵容許在節目中虛擬物體、實際物體和主持人相互之間動態地前后阻擋，從而創造出現實圖像的感覺。這樣當主持人從虛擬景物后面走到前面來，不需要人為去控制鍵罩的開關，系統會自動利用深度鍵來分析主持人和虛擬景物前后定位關系，自動形成遮擋與被遮擋的畫面。大大減少了穿幫的可能，也方便了節目的制作。

(三)虛擬影子

三維模型的逼真性，在于它可仿真光和影。這就需要我們在建模過程中要注意光的方向與實際保持一致。但是，由十演播室燈光較多較亮，增加了色鍵摳像的難度，所以在摳像合成的圖像中，前景主持人的影子較難與背景物體相吻合。還有就是如果是用網格識別方法的演播室，要想用摳像的方法獲得影子也幾乎是不可能的，因為背景板網格有兩種藍色。所以要想獲得完美的效果，增加必要的設備是刻不容緩的。這就需要在電視節目的制作中加入虛擬影子機，其做法是在演播室上方架設一臺攝像機，攝入主持人在藍箱內的畫面，通過色鍵器摳像獲得鍵信號，用這個鍵信號來模擬主持人的影子。最后再把這個影子與虛擬圖像進行合成。運用虛擬影子機的優點在于其不受客觀條件限制，并且可靈活調整影子的方向。有時建模會出現有倒影的情況，在建模時可通過鏡像復制的方法來制作背景的倒影，在藍箱內鋪設有一定反光能力的透明塑料布即可得到。這種方法簡單實用，實際效果可以亂真。

(四)自動反饋/標志系統

在節目的制作過程中主持人或表演者在虛擬布景中移動時，很容易從虛擬物體中穿過，出現了穿幫現象，為了避免現象，被攝者要看著反送監視器，或者在活動范圍內畫好行走路線。但是由于虛擬系統都存在著視頻延時，所以并不能從根本上解決表演不自然的問題，另外這種做法也容易污染藍箱的地板，造成摳像的困難。這時就可以利用自動反饋/標志系統，在演播室地板上投影靜止和運動的虛擬物體。以便讓表演者知道所有虛擬物體在任何時段內位于何處。但這種技術又一定的弊端，其投影會對主持人自己的影子產生干擾，所以并不常用。

2虛擬演播室系統在電視節目制作中的運作流程

(一)攝像機跟蹤系統

虛擬演播室中的一項關鍵技術是如何判斷攝像機、主持人、計算機合成場景之間相對位置關系。攝像機跟蹤器把真實人物及物體與攝像機之間的位置及透視信息送給圖形計算機，然后以攝像機的鏡頭產生虛擬環境，把真實人物與虛擬場景匹配起來。所謂跟蹤技術，即指如何獲取攝像機在演播室中的實際位置參數和動作參數。

(二)實時虛擬背景生成

所謂的虛擬背景只不過是渲染出來的一張32位的TGA虛擬場景圖。實時生成此虛擬三維背景是虛擬演播室技術除跟蹤技術外的另一項重要技術。實時生成背景是指在攝像機運動參數控制下，背景生成裝置對制作好的背景信號進行處理。實時生成與前景有正確的透視關系的背景圖像。實時生成背景可以采用建模技術。虛擬演播室的模型和動畫需要實時的運動，所以其建模的過程需要遵循以下幾個原則:第一個原則是實時運動要求構成模型的三角形數量有一定的限制，所以應盡量避免復雜模型的建造。第二個原則是模型中燈光不宜過多，但逼真漂亮的模型一般燈光也比較多。為解決這一矛盾，應在建模完成后用“lightscape”等軟件把燈光參數轉化為貼圖，可大大加快實時運行的速度。第三個原則是為達到逼真的效果，一般虛擬背景應建造前景物體，它可用來遮擋住主持人。當主持人從其后走過時，產生身在其中的逼真感覺。這種技術關鍵在于建造前景遮擋物時建造一模一樣的兩個，一個有貼圖和光影，另一個為全白。全白的作為遮擋的鍵罩輸出到色鍵疊加器中，由于鍵罩的作用當主持人走到遮擋物時好像真的被遮擋住了。這種方法與傳統色鍵摳像的不同在十圖形工作站根據攝像機運動參數實時改變輸出的背景畫面，遮擋物與用十遮擋的鍵罩也相應改變。mo鍵罩的隨時變化更加大了虛擬系統的逼真性。

(三)圖像合成

虛擬演播室實時系統的最終效果要由能將前景和背景圖像混合起來的實時系統合成，在這里仍然采用傳統的色鍵合成系統(摳像)，但卻消除了攝像機不能與背景同步運動的致命弱點。在進行色鍵合成時，需要注意的是由于前景圖像是在演播室里實地拍攝的，而背景圖像是計算機生成的，二者照明條件不同，需要設法減少分別制作時因照明條件的差異而產生的不協調感。虛擬演播室技術的采用通常需要兩面或二面藍色幕墻加地面。為保證鏡頭的靈活使用，照射在藍背景上面的光線要均勻，還要保證色鍵效果最好，應使用純正的色鍵藍色，藍背景的空間大小應能保證可容納全部道具，并且可以使主持人有足夠的活動區域。