虚拟演播室系统及其虚实结合技术

骆云中重庆市长寿区广播电视台，重庆　401220



虚拟演播室系统及其虚实结合技术

骆云中
重庆市长寿区广播电视台，重庆401220

摘要在电视节目的制作中，常应用虚拟演播室系统，因为其虚拟的特性使得节目的制作随心所欲，在基于动态和静态的场景设计下制作电视节目，使得电视节目的制作效率大大提升。所以在广播电视系统的运行中常采用此法来进行节目制作，尤其是一些中小型电视台，可以利用这种方面来充分满足制作需求。本文即对虚拟演播室的发展及最新的虚实结合技术进行了分析，使人们能够对虚拟演播室系统有所了解。

关键词虚拟演播室；虚实结合；技术

我国在20世纪改革开放之后经济飞速发展，人民生活质量逐步得到改善，对于娱乐活动也有了更多的要求，电视机是这个时代鲜明的产物，是绝大多数人的娱乐设备之一，因此也到了巨大的发展，无论是在频道还是在电视节目上都有所增加，各大电视台之间的竞争也越来越激烈。要想在激烈的竞争中占据主动权，就要在电视节目的质量和成本上下功夫，为电视台的口碑和经济效益做贡献。虚拟演播室技术就是这样环境下的一种技术，它能够在电视节目的制作中随心所欲地运用各种创意，从而获得节目质量的提升和成本的下降。

1　虚拟演播室的发展

在传统的电视节目的制作中，节目演播室的布景都是实实在在的，它不光要花费经费来进行材料的购买和维护上，而且有还要有专业的人员进行场景的布置，这样才能使节目正常录制。但是这样的布景无法灵活进行场景上的变化，并且节目录制结束后场景往往没有太大的利用价值，若是要对其进行更新以适应新一期节目的需要则要花费更多，并且在具体的节目效果上也差了很多。为了提升节目场景的灵活性，电视行业发展了色键制作技术，即在拍摄时用蓝色幕布作为背景，在后期制作时用其他背景将蓝色替换掉，用摄像机所拍摄的人或物图像叠加到背景上去。这样虽然在一定程度上提升了场景替换的灵活性，免去了场景布置高昂的费用，但是却使实际的节目效果大为降低，节目图像显得不真实。这种粗劣的技术在场景的发展中只是起到一个过渡作用，随着计算机技术的发展，其处理数据的能力更为强大，可以在虚拟中形成三维空间来当作演播室的背景，它与色键技术最大的差别就是它可以与摄像机的移动同步进行，这样就相当于摄像机直接拍摄，使节目效果更为真实，这就是虚拟演播室技术。一般虚拟演播室技术是基于绿箱和蓝箱的环境来进行的，这样的运用会有一定的局限性，所以它结合了当今先进的定位技术，使演播室技术更加贴近现实，它最大的特点就是不再需要蓝箱的协助就可以熟练的运用各种虚拟技术，使节目能够运用各种特效等，如综艺节目、演唱会等都可以使用这种技术来增加现场气氛，它就是增强现实技术功能的虚实结合技术。

2　早期虚拟演播室

上面已然说过，早期的虚拟演播室是将计算机场景工作站生成的图像替换蓝箱作为演播室的背景，为了保证主持人、摄像机与背景三者的一致，需要对三维图像进行变换，使其能够与摄像机同步，这样就不会产生主持人是漂浮在背景上的感觉，使节目更加真实。在计算机工作站的图像与蓝箱进行背景替换时，需要用到光学识别技术和传感跟踪方式，这两种技术在识别和跟踪的敏感性上较高，能够满足替换要求。在实际的背景替换时，由摄像机拍摄的视频图像数据流分两部分输送，一部分由数据处理系统进行处理来获取信息的参数，另一部分则要交由延时器以保证计算机三维图像和蓝箱背景的时间同步，然后将主持人的识别标志和蓝色背景去掉，替换三维图像。

经过上面对于虚拟演播室工作的介绍我们可以发现，虚拟背景替换的关键是对摄像机、主持人、三维场景的关系进行处理，而在这三者中，主持人和虚拟场景是在可控范围内的，而摄像机为了完成拍摄任务，通常需要完成俯仰、调焦等工作，需要进行大量的动作，所以对这些动作的参数进行实时跟踪就是虚拟演播室技术的关键。

3　虚拟演播室系统应该注意的问题

3.1灯光

平时我们可以从各种渠道指导在电视或者其他节目的拍摄中，对于灯光总有着要求，尤其是在电影的某些场景中，灯光师更是举足轻重。在虚拟演播室的蓝箱中，节目录制时要保证蓝箱上的灯光被照得非常均匀，这样由蓝箱内的多个摄像机抠出的图像才不会有蓝边或者抠透现象。在蓝箱的6个面内，容易在灯光方面出现问题的是地面，所以要在这方面进行重视。除了灯光照在蓝箱上外，还要注意灯光与人体或者物体的接触，有时候因为灯光照射不均匀，就会出现抠透现象。除了上述这些外，蓝箱本身的质量也是影响灯光效果的元素，如蓝箱的材料有问题导致蓝色不均匀或者使蓝箱的拐角处不够圆润，有时因为这些使图像发生抖动。在对蓝箱内的人或物体进行打光时，往往会因为反射原因在蓝箱的对应位置上产生光照，整个需要在录制前进行补光处理。蓝箱的蓝色明亮度对于抠像也有影响，过于明亮会使相应的前景物体的边缘也较亮，会被系统色键消除，为了补偿消除，需要对物体边缘进行适量的补光。有时候为了表达更明显的真实感，灯光师会利用灯光来在蓝箱内投下投影，使投影进入虚拟空间。

3.2服装

在虚拟演播室的运行中，成像的好坏不仅与灯光有关，与主持人所着服装也有关系，因为抠像的缘故，其服装要避免与背景相似，否则会被抠掉；而一些白色、浅色、细格子、发光的衣物，也会对抠像结果造成影响。并且主持人服装与背景的搭配合适与否，也关系着是否会对节目有所增色。

4　虚实结合技术

在色键技术的基础上，发展出了虚拟演播室技术，使电视节目的录制更为灵活，不必再购买布置材料，也不用担心主持人与背景结合度不够。但是究其原理，虚拟演播室也还是用虚拟的场景来模仿现实的场景，要想在众多的电视台之间脱颖而出，就要在这方面进行革新，来增强虚拟的现实感，被称作虚实结合技术。虚实结合技术的发展是随着计算机技术对于图形和可视化技术的控制力逐渐提升的，它可以在现实世界中营造一个虚拟的环境，并与真实世界融为一体，使节目效果趋向于真实。与虚拟演播室技术相比，两者使用的背景不一样，虚拟演播室的背景是计算机站形成的数据图像，而虚实结合技术的背景则是真实的现实世界。

虚实结合技术根据原理上的不同，可以分为2类：一类由抠像填充技术支撑，同色键原理相同，将摄像机拍摄的信号输入经色键器将对应颜色抠掉，剩下的信号作为Matte信号填充成为一路键信号，与摄像机的信号合成成为一路完整的信号；另一类由直接键信号技术支撑，它与抠像填充技术不同，不需要色键器，摄像机拍摄的信号直接作为背景信号，并且摄像机运动的映射也被传感器传到虚拟摄像机上，使虚拟摄像机出现各种动作，用渲染引擎渲染三维虚拟元素。这2种不同技术支撑的虚实结合技术分别有不同的应用场景，前者对于颜色要求单一，可以作为演播室的仿真大屏幕，后者虚拟元素则可以作为场景中的各种物体。

5　结论

随着人们生活质量的提高，人们对于娱乐的要求也越来越高，从目前来看，电视仍将是未来几十年的主要娱乐方式之一，并且人们的思想认识和欣赏水平也在逐步提高，要想在观众心理留下印象，就需要用更为成熟科学的手段来进行电视节目的制作，努力提升节目的质量。虚拟演播室和虚实结合技术是当前应用最广泛的制作技术，它能够更灵活地使用场景，营造一个完美的虚拟效果，来使节目效果最大化。随着虚拟技术的日渐成熟，虚拟演播室和虚实结合技术也必将在其他领域发挥作用。

参考文献

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［3］毛懿坤.浅谈虚拟演播室系统及其虚实结合技术［J］.数字技术与应用，2011（10）：200.

中图分类号TP39

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）165-0129-02

作者简介：骆云中，重庆市长寿区广播电视台。