电视节目制作中虚拟演播室系统的应用探讨

张晓芳河北电视台录制部，河北石家庄　　050031

电视节目制作中虚拟演播室系统的应用探讨

张晓芳
河北电视台录制部，河北石家庄050031

摘要虚拟演播室指的是有机结合传统演播室的色键抠像技术与虚拟现实技术，并将其应用于制作电视节目的领域。虚拟演播室系统的应用，让电视节目之中的制作人员成功地摆脱道具、空间以及时间等方面的限制，将制作能力大幅度提高，同时，也避免真实场景的搭设，这样不仅可以缩短制作电视节目需要耗费的周期，还能够在费用节省的同时，提升演播室的效率。本文首先介绍了虚拟演播室系统，并提出其在电视节目制作中的实际应用技巧，希望能为相关实践工作提供参考。

关键词电视节目；虚拟演播室系统；节目制作；应用

1　虚拟演播室系统概述

通过计算机三维图形技术，可以模拟电视节目真实的演播场景，并且通过设计向未知参数精确的传感，就可以让三维场景的虚拟空间与真实的视觉演播空间达到透视关系上的完全一致，最后利用视频色键混合器来加以处理，就可以形成演播员、道具等演播主体，这样才能够实现电视节目的虚拟场景演播，这就是我们所熟悉的虚拟演播室系统。作为虚拟演播室系统，它飞跃了演播时空，超越了现实场景，将电视节目制作中拥有的非凡创意都展现在我们面前，让制作者凭借想象，“肆意”地在想象空间中发挥其才能。

工作原理：前景利用摄像机所拍摄的画面，在图形计算机中输入摄像机所采集到的真实运动参数，然后生成虚拟的背景画面，然后通过色键技术，就可以将真实的前景与虚拟的背景相互的合成，满足真正的透视，这样才能将之完美地融合。虚拟演播室系统由跟踪系统、图形绘制系统与合成系统共同组成。演员在蓝背景里面现场表演，由摄像机对前景视频信号进行采集，并通过跟踪系统实时成像，把数据传输到高速图形计算机上，从而渲染出逼真的虚拟背景，蓝色屏幕的摄像机图像经过延时就跟虚拟背景进行同步的工作，运用色键器把抠像合成画面，最终产生视频图像信号。

虚拟演播室技术作为高新技术，其将三维图形技术、计算机网络技术、视觉技术、传统电视技术等多个方面技术相互合一[1]。目前，在电视节目制作当中所使用的虚拟演播室系统主要包含了二维的虚拟与半虚拟系统、三维虚拟系统。二维虚拟演播室系统的摄像机位置不能被移动，其合成的虚拟场景也是二维的，其配置相对较低，且使用简便、价位适中，适宜在制作课堂讲授型电视节目中应用；二维半虚拟演播室系统能把大多数调整工作提前完成，实践环节的调节也叫简单，能促进拍摄工作快速完成，所以更适宜在制作节奏性快、时效性强的对话或访谈型电视节目中应用；三维虚拟演播室系统更加适宜在制作场景复杂、灵活性要求较高等小型综艺或娱乐型电视节目中应用。

2　电视节目制作中虚拟演播室系统的实际应用

2.1 建模及红外检测

在虚拟演播室系统的模型与动画等需要实时运动时，就应该有一套基本的原则来规范其建模，其中应该注意：避免复杂的建造模型；灯光参数的转化可以通过Lightscape等软件来加以实现；通过键罩的使用来强化虚拟系统的逼真程度。在实际的应用过程中，电视节目主持人从虚拟背景的后面走到前面是时常会发生的情况，这就要求对键罩的开关进行人为控制，如果主持人跟工作人员的配合出现问题，就可能穿帮。

然而，如果能运用红外检测技术，就能确定被检测物体实时的纵向位置，也就是在演播室中拍摄前景处于背景之中的位置深度，避免穿帮。具体应用技巧是：其一，把2-4个红外线摄像机固定在电视节目制作演播室的上方，以此作为接收装置；其二，通过红外线发射装置测量演播室；其三，做好演播主体活动范围网格图的绘制[2]。如此，就可以将红外线发射装置配置在演播室移动物体上，通过红外线摄像机的提取，计算机的计算与识别等，就可以将物体所处的位置表示在网格图之中，然后再将数据传输到工作站，这就可以将模型之中物体的真实深度与位置计算出来，这就是所谓的深度键概念。

深度键在这一系统的红外线检测中应运而生，它能促使处于虚拟背景里面的电视节目主持人始终保持在一个正确的位置之上。深度键对于主持人、实物、虚拟物之间相互的动态阻挡是允许的，这样就能为受众营造一种逼真的现实图像感觉。如此，一旦主持人从虚拟背景的后面来到前面，就不再需要人为去控制键罩的开关，系统能自动运用深度键合理分析演播室中虚拟的景物与电视节目支持人之间具备的前后定位关系，逼真的遮挡、被遮挡画面也会自动形成，确保节目穿帮的可能性被有效降低，从而为制作节目提供方便。

2.2 虚拟人物

目前，电视节目中已经出现了虚拟人物，我们只要把传感器安装在真人的各个重要关节处，并把得到的相关数据及时而准确地传输到工作站，就能对虚拟动画人物身上发生的重要关节活动进行控制，促使其对表演者的动作实现完全的实时模仿。此时，演播室同一个虚拟背景中就能同时出现真人与虚拟的人物，他们之间可以互换位置，也可以相互交谈甚至是配合。这在以往传统的演播室中是无法想象和实现的，而虚拟演播室系统对人物的虚拟也能给电视节目带来神秘感、新鲜感，从而

强化节目的收视效果。

2.3 虚拟影子

虚拟演播室系统能够仿真光和影，这就是三维模型的逼真性。因此，在电视节目制作中应用虚拟演播室系统建模时，应重视光的方向跟现实保持一致。然而演播室的灯光通常都较亮、较多，色键抠像的难度被增加，于是前景主持人的影子很难在合成的图像中与背景物体相互吻合。同时，如果演播室采用网格识别法，那么通过抠像获得影子几乎是无法实现的，因为背景板网格的蓝色有两种。为此，增加必要的设备是获得完美的电视节目效果的必然选择[3]。如在制作电视节目时加入虚拟影子机，也就是将摄像机架设在一个演播室的上方，由它摄入主持人在蓝箱里面的画面，然后在色键抠像技术下得到键信号，以此来模拟主持人的影子，最后再把模拟的与虚拟的影子合成。虚拟影子机得以应用的优势在于它不会受到其他客观条件的限制，能对影子的方向进行灵活的调整。如果在建模时产生倒影，可通过复制镜像的方法制作背景的倒影，并把具备一定反光能力的透明塑料布铺设在蓝箱里，就能得到虚拟影子。该方法实用、简单，得到的效果能以假乱真。

2.4 虚拟异地采访

在电视节目的制作环节，可以利用两台色键抠像器，就能满足虚拟的异地采访需求。这一方法是利用外地传来的信号，然后在蓝色的幕布之前通过一次的抠像之后，再传入到虚拟的演播室系统之中，通过插入视频，就可以将被采访者与主持人在虚拟的背景之下相互的结合，让两个人实现“面对面”的表演与交谈，这样就给观众一种被采访者就真实地存在于演播室的感觉。在实际的运用中，如何能够将这一些技巧合理地利用起来，就可以让电视节目的制作这更加简捷、方便，同时节目的真实感与可视性也会大幅度提高。

3　结论

虚拟演播室系统为制作电视节目提供了一个广阔的创作空间，在丰富电视节目包装方式的基础上节省了大量的制作费用，并对相关人员的创造能力、制作能力等提出了更高的要求。实际上，虚拟演播室系统正在不断改进和发展，其生命力很旺盛，只有熟练地掌握并应用，才能确保在未来的电视节目制作中把它的优越性进一步体现出来，它能发挥的作用也将更大。

参考文献

[1]刘跃.电视事业战略发展与虚拟演播室技术[J].中国传媒科技，2012（15）：70-73.

[2]杜世卿.虚拟演播室技术及其在电视节目制作中的应用[J].数字通信世界，2013（9）：60-61.

[3]姜悦.高清虚拟演播室系统在城市电视台的应用[J].信息技术与信息化，2015（3）：163-164.

中图分类号G2

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）141-0087-01