虚拟植入技术在安徽卫视春晚上的应用

【摘要】本文介绍了2015年安徽卫视春节联欢晚会中虚拟植入技术的运用。结合具体的节目，配合图文，说明虚拟植入技术为节目内容的延展和丰富作出的贡献，总结了虚拟演播技术在广播电视领域的创新应用。

【关键词】虚拟植入在线包装图形渲染

2015年1月30日，《徽风皖韵吉祥年――2015安徽卫视春节联欢晚会》在安徽广播电视台3600平米演播剧场隆重上演。整台晚会营造了喜庆吉祥的节日氛围，注重文艺节目与安徽新闻事件、新闻人物相结合，节目视频与安徽新成就、新面貌相结合，实力演员与草根达人相结合，形成了独具特色的“徽式春晚”。为了打造热烈互动的场面、欢乐的氛围，展现百姓的视角、民间文艺元素，着力表现他们的愿景、梦想、追求和昂扬向上的姿态，本台晚会在技术层面上首次使用虚拟植入技术录制，将虚拟元素与节目表演紧扣起来，交待背景与环境、烘托气氛，使虚拟视频、虚拟元素、演员、节目更加紧密融合，推动情节和情绪向高潮发展，赋予晚会更突出、更积极向上的生命力、表现力。

一、虚拟植入技术

虚拟植入技术是基于虚拟演播室系统在实景演播情况下的最新应用，是广播电视领域里一种先进的节目制作技术手段。其主要目的是要随着摄像机的推、拉、摇、移等镜头变化在电视画面中以正确的空间逻辑关系展示直接的、立体的、三维的虚拟场景和元素，并能够使主持人或者演员与虚拟场景、虚拟元素进行互动，让电视观众能够视之有物，产生真实的视觉感受，进入虚拟出来的实景体验之中。

虚拟植入技术的核心在于真实的摄像机和渲染引擎上的虚拟摄像机之间的绑定，真实摄像机将诸如推、拉、摇、移、俯、仰、光圈、聚焦、变焦、空间位置、高度、幅度等一系列实时变化中的参数传递给渲染引擎，由渲染引擎将真实摄像机的运动转化为虚拟摄像机的运动，同时实时渲染出相应的虚拟场景或者虚拟元素。

二、春晚虚拟植入类节目形态及场景设计

2015年安徽卫视春节联欢晚会在筹备之初便多方调研，创意制作，最终确定两个节目重点采用虚拟植入技术制作。这两个节目通过采用该项技术，借助计算机手段，可以把一些现实中不可能呈现的，比较梦幻的、唯美的东西，加入到舞台表现形式上，也可以把舞蹈意境中的一些莲花、文字等虚拟元素直接投影在空气中，从而使观众从电视屏幕上看到的画面将会比现场更加绚丽多彩。

项目确定以后，首先进行虚拟场景和虚拟元素的创意、设计、制作、生成效果图供进一步的沟通和修改。在和节目部门进行深入的沟通和交流后，我们根据节目的需求设计制作了符合节目主旨，体现节目构思，贴合实景舞美的虚拟场景和虚拟元素，同时生成整体效果图，见下图：

经过多次测量、细化、调整、修改之后，得到了节目方的认可和肯定。最终得到的虚拟场景和虚拟元素充分融入晚会现场真实的舞美设计之中，配合现场大屏视频、灯光效果，营造了美仑美奂的虚拟世界。

三、系统搭建和运行

为了使安徽卫视春晚能够顺利的按照设想效果完美的呈现给电视机前观众，我们根据本次晚会的现实技术条件和节目的技术要求，决定采用双机位、双通道、直通式虚拟植入技术，将整套系统接入高清转播车，最终将合成信号传送至导播台供切换导演自主选择镜头画面的形式，圆满的完成本次晚会的录制工作。

虚拟植入系统图：

硬件部分：

1、两套HP Z820图形工作站。

2、两张DVS Atomix HDMI视频卡，支持2路活动视频输入，2路SD/ HD-SDI信号输出（1Key& 1Fill）。

3、两张Moxa PCI RS 422/485多串口卡，带接口辫子。

4、一套STYPEGRIP STYPEKIT-VSⅡ摇臂传感器，STYPEGRIP公司的STYPEKIT-VSⅡ是专为占美摇臂设计的跟踪器套件，可以直接安装于占美摇臂上，由控制面板、编码器齿轮、电源适配器等套件组成，可应用于虚拟演播室或虚拟植入。

5、一套SHOTOKU SX300VR System HD DOL传感器云台、三角脚、编码器齿轮等套件，用于固定机位虚拟。

6、网线若干，用于数据传输和控制。

7、摇臂机位和固定机位都需要在返送监看，本机监看、虚拟监看（固定虚拟的监看，非PGM切换才可监看）、PGM监看。8、一台千兆交换机。软件部分：

1、虚拟演播室设置及控制软件，用于校正虚拟摄像机的原点和跟踪性能。

2、高清实时三维渲染引擎，根据摄像机的跟踪信号，实时渲染设计好的三维虚拟场景和虚拟元素。

3、虚拟场景设计软件，用于虚拟场景和虚拟元素的设计和调整修改。

4、实施特效插件包。

5、虚拟前景控制软件，用于载入和切换虚拟场景和虚拟元素到渲染引擎，并通过可自定义的控制模块来进行互动播放控制。

虚拟植入系统的搭建过程，重点是跟踪系统的定位和场景调试。两个机位中，一个是固定机位，采用SHOTOKU SX300VR System HD DOL传感器云台、三角脚、编码器齿轮等套件进行摄像机的跟踪数据输出；另一个是动态机位，使用占美摇臂，采用专门为其设计的STYPEGRIP STYPEKIT-VSⅡ摇臂传感器套件进行跟踪数据输出。其中，固定机位只能实现推、拉、摇、移四个动作中的前三个，即镜头的推拉、俯仰和水平摇动，摄像机的位置和高度是不能改变的。而动态机位则可以全面实现摄像机的推、拉、摇、移、俯、仰、光圈、聚焦、变焦、空间位置、高度、幅度等一系列实时运动跟踪，全面展现虚拟场景的三维效果，给观众带来强烈的视觉冲击和非同凡响的震撼体验。这两套跟踪传感设备都有各自的定位和成熟的设置方法，我们按照各自的操作程序，顺利完成两个机位的定位，取得正确的跟踪数据，输入到渲染引擎。然后，就可以进行虚拟场景和虚拟元素的调试，使之完全贴合其应该所在的空间位置，完美的融入到真实的舞台之中，并根据节目进程不断的按预先设置的动画呈现整体美术效果。

机位和场景定位调试结束之后，两路通过渲染引擎输出的前背景合成画面直接输出到转播车的视频切换台上，供导播选择播出，最终形成固定正机位的虚拟场景“纵观全局”，摇臂机位的虚拟场景“自由驰骋”，再配合其他实景机位进行完美的特效切换，充分发挥导演的艺术才思，激情创作，给观众奉献一场视觉盛宴。

结语

2015年的安徽卫视春节联欢晚会节目创意新颖、表现手法独特、视频创意大气，利用最新的技术手段配合节目内容、突出节目亮点，开创了安徽广播电视台虚拟演播技术应用的新篇章。这大大的增加了我们对大型晚会投入看似复杂的新技术的信心。在技术不断进步和创新的大环境下，我们将努力迎接挑战，以新技术引领节目形式的变革和发展，为安徽广播电视事业的发展贡献力量。

（作者单位：安徽广播电视台）

责编：姚少宝