虚拟演播室技术应用研究

摘要：虚拟演播室系统是近年来兴起的新一代视频制作技术，是传统的键控技术和计算机虚拟现实技术结合而成的独特的电视节目制作技术，其画面由摄像机拍摄的前景人物和计算机数字化的虚拟背景实时合成。近年来，虚拟现实技术在全世界的电视制作中已得到广泛的应用，虚拟演播室技术也逐步成熟，融入了校园电视节目制作中。本文主要介绍了无轨虚拟演播室技术的实现，针对校园电视节目制作的特点阐述了虚拟演播室技术在校园电视节目制作中的应用及优势。

关键词：虚拟现实技术 虚拟演播室 校园电视

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

Abstract：The virtual studio system in recent years the rise of a new generation of video production technology， is the traditional key technology and computer virtual reality technology unique combination of television production technology， the picture from the foreground figures cameras and computer digitizing the real-time compositing virtual backgrounds. In recent years， virtual reality technology in TV production around the world has been widely used， virtual studio technology has gradually matured into the campus television program production. This paper describes the trackless virtual studio technology implementations for the campus television production characteristics elaborated virtual studio technology and superiority in the campus television program production.

Key words：virtual reality technology； Virtual studio； Campus TV

1无轨虚拟演播室的实现

整个系统主要包含摄像机定位、场景设定及视频合成3个模块。（1）摄像机定位模块。在无轨虚拟演播室系统中，使用虚拟摄像机进行跟踪定位，根据主持人与虚拟场景、虚拟摄像机三者之间的相对位置关系的变化，通过对3D场景的移动跟踪，实现摄像机的推拉摇移，摇臂乃至航拍的运动效果[1]。完成定位后，再次开机时，无需再对摄像机进行初始定位。（2）场景设定模块。场景设定模块的任务是生成与前景有正确透视关系的背景图像，这些虚拟场景绝大部分由MAYA、3DMAX等三维动画设计软件建模产生，根据不同的栏目及节目需求，节目制作者可对其进行选用和调整，系统为每一路真实摄像机信号输入画面预留了相应的空间，所有机位可以分别定义各自的三维动画效果，包括位置、角度、焦距和运动方式、运动时长等[2]。（3）视频合成模块。场景定位后，视频合成模块对摄像机拍摄的蓝箱中的真实景物应用键控技术，与计算机调用的虚拟场景进行合成，只要在计算机界面上进行镜头的推拉摇移等操作，即可实时创作出真实感很强的电视画面效果[3]。

2虚拟演播室技术的优势

（1）解决了传统抠像的失真问题。传统的色键技术中，当摄像机运动时，前景画面改变而背景画面不会随之变化，前景与背景分别独立，缺乏透视关系，合成后的画面因此而失真。而采用虚拟演播室技术，计算机三维软件预先设计好合乎比例的三维场景，由虚拟演播系统中的图形工作站对其进行调用，和录有表演者的前景画面通过色键技术实时合成。当虚拟摄像机做推拉摇移等操作时，合成后的画面会随摄像机的运动而整体改变，因而画面更加逼真。（2）降低了节目的制作成本。 在使用虚拟演播室时，由于场景是由三维设计人员在计算机中搭建设计的，减少了高额的工程费用，修改和更换都变得更为方便，不同的节目可以共用同一演播室，同一节目可以使用多种场景和道具，在实现节目内容多样化的同时降低了节目的制作成本。（3）拓宽了节目创作人员的创作空间。 由计算机虚拟现实产生的虚拟三维场景可以不受时空限制，节目创作人员也因而可以有了无限的创意空间，节目创作的思路也不再受限。同时，场景的设计者也不再受演播室的大小等条件限制，只要拥有丰富的想象力，就可以设计出各种满足需求的场景，满足节目的多样化设计。

3虚拟演播室技术在校园电视节目制作中的应用

校园电视节目一般分为三类：一是直接为教育教学服务，例如学科教学、专家讲座等；二是新闻专题类节目，例如校园新闻、人物访谈等；三是娱乐创意类节目，例如真人秀、微电影等。

3.1 基于虚拟演播室的教学节目制作

传统的教学节目在录制时由于受到场地、空间等的限制，录制的结果往往缺乏直观性，而虚拟演播室技术可以为教学带来更多的实验场景和实验模型，为教学节目制作提供了更为广泛的创意空间。对于科技类教学节目制作，可以将所要进行的实验预先制作成虚拟的场景，存储至虚拟演播室系统中，可实现教师的连贯讲授和多角度实验环节呈现的自然结合。教师在讲解过程中，由系统合成入实验过程，整个过程如同教师在现场演示。另外，对于一些微观抽象的运动和不可重组的精密仪器，运用虚拟演播室技术进行分解建模，放大后呈现在学生眼前，则更容易被接受和理解。

虚拟演播室技术在教学节目制作中的应用流程如图1所示。

此外，虚拟重放系统可以应用于体育运动或比赛的分析中，利用多个摄像机拍摄到的视频图像，重建要分析的视频图像的三维场景，系统事先存储体育场、队员及物体等三维模型或画像，虚拟摄像机可围绕这一场景进行自由的“飞绕”拍摄，此时可从任意角度观看这一瞬间的比赛情况[4]。

3.2 基于虚拟演播室的新闻节目和专题节目制作

校园新闻和专题类电视节目主要是突出其客观性和时效性，对虚拟三维场景的需求相对较少，目前我校校园电视台新闻播报主要应用了直播二维技术，如图2、3所示。

3.3基于虚拟演播室的创意类节目制作

校园电视节目以教育类节目为主，更应该反映丰富多彩的校园文化生活，在节目制作过程中，制作的主体是学生，节目播出后，收视的主体也是学生。虚拟场景、虚拟人物的出现，则更多的激发了学生的创作能力和参与性。学生在微电影创作时可以自由想象发生在不同场景甚至是超现实空间的故事。主持人与虚拟动画人物可以同时出现在同一个背景中，并相互配合和交谈[5]，这一类型的节目制作在传统演播室制作过程中是无法想象的，可以避免单一的采用直露的、简单化的、说教式的专题手段，给节目带来新奇感和神秘感，因此更加细腻，使学生能够欣然接受，更大程度的提高收视效果。

虚拟演播技术突破了传统演播室的设计限制，为电视节目制作人员提供了更为丰富的创作空间。随着虚拟现实技术和学校制作水平的提升，未来的校园会更多的采用这一方式，关注和探索虚拟演播技术在校园节目中的运用方法和实现手段是教育技术工作者的新任务[6]。

参考文献

[1]陈静波.虚拟世界 舞动乾坤--小电视大舞台虚拟演播室的那些事[J].数码影像时代，2014.4.

[2]唐坤杰.虚拟演播室项目技术方案[J]数码影像时代，2012.6.

[3]杨明非.虚拟演播室设计方案探讨[J]内蒙古广播与电视技术，2009，26.

[4]邓宝松.虚拟演播室技术[J]国防科技，2002，（3）：15 -18

[5]李雨泓.虚拟演播室的应用技术[J]西部广播电视，2004，（9）：57 -58.

[6]涂涛，叶永沛.虚拟演播室技术在教育教学中的应用[J].中国电化教育，2004.5.