小议虚拟演播室系统应用

摘要：本文研究了虚拟演播室系统在电视节目中运用的分析，首先要了解其在电视节目制作中所用到的关键技术，然后认识其实际运用到的技巧，最后要清楚其在电视节目制作中的流程。

关键词:虚拟演播室、电视节目、演播室

随着计算机、多媒体技术的飞速发展，带动了虚拟演播室技术的不断改进。在全球范围内影响和改变着人们固有的审美思维。虚拟演播室技术是计算机技术发展必然的产物，虚拟演播室系统在电视节目制作中的运用，使传统电视节目体系发生了很大的变化。面对此类问题，我们进行了深刻的思考，对虚拟演播室技术进行重新分析，以确定虚拟演播室系统在电视节目制作中的运用和发展。

1虚拟演播室系统在电视节目制作中的实际应用技巧

(一)建模技巧

由于虚拟演播室的模型和动画需要实时的运动，所以建模过程需要遵循以下几个原则:尽量避免复杂模型的建造;用Lightscape等软件转化灯光参数;运用键罩加大虚拟系统的逼真性。

(二)红外检测技术

在实际应用中有时会发生这种情况，主持人需要从虚拟景物后面走到前面来，这时需人为去控制键罩的开关，当工作人员与主持人配合不好时会有穿帮的可能。利用红外检测技术可解决这个问题。红外线检测是确定被检测物体的纵向位置，即在演播室中被拍摄的前景位于背景内的深度。首先，在演播室上方固定2-4个红外线摄像机，作为红外线接收装置。然后，用红外发射装置对演播室进行测量，最后绘制出活动范围的网格图。这样当演播室中的移动物体配带上红外线发射装置，其红外线被红外线摄像机摄取，通过计算机识别和计算出该物体在网格中的位置，将数据传输到工作站，根据背景与物体纵向数据自动计算出移动物体在模型中所处的位置及深度。以上就是虚拟演播室常提到的“深度键”的概念。这种系统根据红外线检测，产生深度键，能持续地使主持人置于虚拟背景内的正确位置。深度键容许在节目中虚拟物体、实际物体和主持人相互之间动态地前后阻挡，从而创造出现实图像的感觉。这样当主持人从虚拟景物后面走到前面来，不需要人为去控制键罩的开关，系统会自动利用深度键来分析主持人和虚拟景物前后定位关系，自动形成遮挡与被遮挡的画面。大大减少了穿帮的可能，也方便了节目的制作。

(三)虚拟影子

三维模型的逼真性，在于它可仿真光和影。这就需要我们在建模过程中要注意光的方向与实际保持一致。但是，由十演播室灯光较多较亮，增加了色键抠像的难度，所以在抠像合成的图像中，前景主持人的影子较难与背景物体相吻合。还有就是如果是用网格识别方法的演播室，要想用抠像的方法获得影子也几乎是不可能的，因为背景板网格有两种蓝色。所以要想获得完美的效果，增加必要的设备是刻不容缓的。这就需要在电视节目的制作中加入虚拟影子机，其做法是在演播室上方架设一台摄像机，摄入主持人在蓝箱内的画面，通过色键器抠像获得键信号，用这个键信号来模拟主持人的影子。最后再把这个影子与虚拟图像进行合成。运用虚拟影子机的优点在于其不受客观条件限制，并且可灵活调整影子的方向。有时建模会出现有倒影的情况，在建模时可通过镜像复制的方法来制作背景的倒影，在蓝箱内铺设有一定反光能力的透明塑料布即可得到。这种方法简单实用，实际效果可以乱真。

(四)自动反馈/标志系统

在节目的制作过程中主持人或表演者在虚拟布景中移动时，很容易从虚拟物体中穿过，出现了穿帮现象，为了避免现象，被摄者要看着反送监视器，或者在活动范围内画好行走路线。但是由于虚拟系统都存在着视频延时，所以并不能从根本上解决表演不自然的问题，另外这种做法也容易污染蓝箱的地板，造成抠像的困难。这时就可以利用自动反馈/标志系统，在演播室地板上投影静止和运动的虚拟物体。以便让表演者知道所有虚拟物体在任何时段内位于何处。但这种技术又一定的弊端，其投影会对主持人自己的影子产生干扰，所以并不常用。

2虚拟演播室系统在电视节目制作中的运作流程

(一)摄像机跟踪系统

虚拟演播室中的一项关键技术是如何判断摄像机、主持人、计算机合成场景之间相对位置关系。摄像机跟踪器把真实人物及物体与摄像机之间的位置及透视信息送给图形计算机，然后以摄像机的镜头产生虚拟环境，把真实人物与虚拟场景匹配起来。所谓跟踪技术，即指如何获取摄像机在演播室中的实际位置参数和动作参数。

(二)实时虚拟背景生成

所谓的虚拟背景只不过是渲染出来的一张32位的TGA虚拟场景图。实时生成此虚拟三维背景是虚拟演播室技术除跟踪技术外的另一项重要技术。实时生成背景是指在摄像机运动参数控制下，背景生成装置对制作好的背景信号进行处理。实时生成与前景有正确的透视关系的背景图像。实时生成背景可以采用建模技术。虚拟演播室的模型和动画需要实时的运动，所以其建模的过程需要遵循以下几个原则:第一个原则是实时运动要求构成模型的三角形数量有一定的限制，所以应尽量避免复杂模型的建造。第二个原则是模型中灯光不宜过多，但逼真漂亮的模型一般灯光也比较多。为解决这一矛盾，应在建模完成后用“lightscape”等软件把灯光参数转化为贴图，可大大加快实时运行的速度。第三个原则是为达到逼真的效果，一般虚拟背景应建造前景物体，它可用来遮挡住主持人。当主持人从其后走过时，产生身在其中的逼真感觉。这种技术关键在于建造前景遮挡物时建造一模一样的两个，一个有贴图和光影，另一个为全白。全白的作为遮挡的键罩输出到色键叠加器中，由于键罩的作用当主持人走到遮挡物时好像真的被遮挡住了。这种方法与传统色键抠像的不同在十图形工作站根据摄像机运动参数实时改变输出的背景画面，遮挡物与用十遮挡的键罩也相应改变。mo键罩的随时变化更加大了虚拟系统的逼真性。

(三)图像合成

虚拟演播室实时系统的最终效果要由能将前景和背景图像混合起来的实时系统合成，在这里仍然采用传统的色键合成系统(抠像)，但却消除了摄像机不能与背景同步运动的致命弱点。在进行色键合成时，需要注意的是由于前景图像是在演播室里实地拍摄的，而背景图像是计算机生成的，二者照明条件不同，需要设法减少分别制作时因照明条件的差异而产生的不协调感。虚拟演播室技术的采用通常需要两面或二面蓝色幕墙加地面。为保证镜头的灵活使用，照射在蓝背景上面的光线要均匀，还要保证色键效果最好，应使用纯正的色键蓝色，蓝背景的空间大小应能保证可容纳全部道具，并且可以使主持人有足够的活动区域。