虚拟演播室系统介绍

2017-09-21孙剑峰姜海滨

数字传媒研究 2017年6期

关键词：演播室变焦实景

孙剑峰姜海滨

1.2.内蒙古广播电视台内蒙古呼和浩特市 010050

虚拟演播室系统介绍

孙剑峰1姜海滨2

1.2.内蒙古广播电视台内蒙古呼和浩特市 010050

虚拟演播室做为传统实景演播室的重要补充形式，目前已被各个电视制作机构广泛采用。本文介绍了虚拟演播室系统的三种主要形式，并以内蒙古广播电视台虚拟演播室为例介绍了无跟踪虚拟演播室的具体应用。

虚拟演播室抠像无跟踪

虚拟演播室做为传统实景演播室的重要补充形式，目前已被各个电视制作机构广泛采用。它的实质是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，使人物与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者的融合，以获得符合制作要求的合成画面。

1 虚拟演播室系统分类及概述

虚拟演播室发展至今，主要分为以下三种方式。

1.1 切换台或色键器抠像方式

原理是把摄像机拍摄的主持人以及蓝／绿箱抠像的视频作为前景，视频或者图片作为背景，两个图层进行简单的叠加。这是最简单的使用方式，稳定，安全，成本低。局限是前景与背景完全分离，没有任何相对关系，当摄像机产生动作时，背景画面并不会跟随改变。因此，使用这种方式制作的虚拟演播室，摄像机固定好拍摄景别后完全不可以移动，各镜头之间只能采取直切的方式，主持人在蓝／绿箱中也不可以移动。

1.2 机械跟踪虚拟演播室系统

原理是使用机械传感器跟踪云台，配备能够读取镜头数据的变焦聚焦齿轮，实时采集真实摄像机的俯仰摇移变焦数据。把获得的数据通过网线以及串口协议传输给虚拟演播室渲染引擎，通过软件对跟踪数据进行调整，使之与软件内的虚拟摄像机匹配动作一致。这种方式加载了跟踪传感器的摄像机，通过摄像师的操作，可以把虚拟背景与人物前景比较完美的融合在一起，三维透视关系完全正确。支持多种节目形式的拍摄，支持走动跟拍，虚实结合，虚拟植入，大比例变焦，甚至从全身推近到眼睛特写也不会有任何画质损失。拍摄方式与实景演播室别无二致，需要摄像师实时操作摄像机，拍摄效果更加真实自然。但是由于传感器采集到的跟踪数据需要在软件中进行二次调整才可以正常使用，这部分的操作需要丰富的经验和强大的基础知识作为支撑。在调节过程中不但需要手动测量多项数据参数，更需要工程师精准的判断以及耐心的尝试。

此外，一套单机位跟踪系统通常包含以下设备：一套广播级摄像机配备全伺服镜头、一套机械传感器跟踪云台、一台虚拟演播室渲染引擎、一台高清色键器、一套在线包装设计软件。如需拍摄摇臂或轨道机器人的移动镜头效果，还需要采购相应的硬件设备。如果需要双机位跟踪虚拟，以上设备需要两套才可以在保证安全的情况下顺利完成拍摄任务。这些设备均价格不菲，让很多用户望而却步。

1.3 无跟踪虚拟演播室系统

原理是使用实景摄像机拍摄主持人及蓝／绿箱视频，摄像机完全固定且无需摄像师操作，用内置软件色键器对其抠像，把抠像后的视频作为视频贴图放置在三维场景的虚拟平面上。软件内的虚拟机位可以随意调用由实景机位拍摄到的视频源，具有视频贴图的虚拟平面成为虚拟场景的一部分，在其中形成了真三维的虚拟环境。系统使用简单，性价比高，不需要增加传感器，不需要计算复杂的跟踪数据，只需要很小的空间，对环境要求低 ,调图简单，前期准备时间少。可以同时接入多台实景摄像机，一台渲染主机即可完成整套节目的制作。无跟踪系统还可以用软件摄像机模拟摇臂或轨道机器人移动拍摄的效果，极大的丰富了节目的拍摄方式。

缺点是由于使用软件摄像机以及电子变焦的原理，因此无法直接用虚拟机位拍摄大比例变焦镜头，否则会因为像素不够而产生画质损失。全景和近景镜头是通过两台实景机位来分别进行拍摄的。人物在场景内的走动范围也会收到一定限制。

2 内蒙古广播电视台虚拟演播室

内蒙古广播电视台在新址B11演播室采用了Brainstorm头脑风暴公司的Easyset3D无跟踪虚拟演播室系统。

EasySet3D工作流程，如图1所示，可以支持多路外来信号输入，通过软件内部计算渲染以及外置控制器的操作，向系统输出最终合成信号。

图1 EasySet3D工作流程图

EasySet3D配备了硬件切换台控制器，它具有软件切换台的所有功能，PGM母线以及PST母线控制虚拟摄像机的实时切换，摇杆则可以单独控制一台虚拟摄像机镜头的俯仰摇移变焦以及虚拟摄像机机身的上下左右前后移动。并对16套动画以及16套字幕进行实时调用。如图2所示。

图2 EasySet3D切换台控制器

该系统还有以下特点：提供3Dmax以及Maya导出插件，可以方便快捷的从第三方软件中导入三维模型以及虚拟物体；内置软件色键器，支持蓝箱与绿箱的抠像；可导入三维虚拟大屏幕，并且支持多种屏幕出现方式的动画编辑；支持4台实体摄像机输入，虚拟演播室场景与完成抠像的人物视频结合平滑无缝；内置了18套虚拟演播室场景以及多种虚拟元素可供直接拖拽调用，例如桌子，椅子，地板，天空等等；支持12路虚拟摄像机图像切换，切换方式包括飞行，淡入淡出以及叠化，可对任意一路虚拟摄像机进行俯仰、摇移、变焦的操作；飞行模式还能模拟小摇臂以及轨道机器人的镜头效果；支持外部SDI信号连接到虚拟大屏幕，支持地面反光，透明贴图，反光贴图，用于制作金属玻璃烤漆等高光材质；内置了灯光系统，可以编辑8盏灯光，灯光类型包括点光源，平行光以及聚光灯。

目前，B11演播室承担着内蒙古广播电视台蒙古语电视节目的制作，制作的栏目包括：《绿茵场》、《新闻周刊》、《索龙嘎》、《娜荷芽》等近二十档。通过实际的应用，EasySet3D无跟踪虚拟演播室系统的易用性和较好的制作效果，得到了大家的认可。如图3所示。