虚拟演播室 在小学校园中的应用

张晨

小学校园的各类活动比较多，布置背景，组织学生观看也就成了一件大事，不光工作量大而且费用高。随着信息技术的发展，一种虚拟演播室技术诞生了，它很好地解决了这一难题。它是应用计算机三维图形技術和视频合成技术，并结合前景摄像机的位置、焦距等参数，利用色键器进行高度合成，让人物、道具彻底融入于计算机构建的虚拟场景中，从而创造出逼真、立体的演播室效果。

一、引言

小学教育比较注重学生多方面的发展，如唱歌、跳舞、朗诵、游戏等比赛经常举行。近年来许多学校越来越重视学生德育、安全方面的教育，这样就更需要一种传播途径。传统方法是组织学生现场观看或是通过校园电视台观看。为营造活动气氛，增强观看的视觉效果，就需要老师提前布置好背景。教师购买一些装饰品自己动手布置或者请广告公司设计张贴，每一项活动的举行都要花费大量的人力和财力，阻碍了学校的发展。现在随着虚拟演播室技术的不断发展并趋向成熟，张贴横幅、布置舞台成了很简单并且能马上实现的事了。例如国庆节设计适合国庆节气氛的宣传背景，儿童节布置适合儿童节气氛的舞台，在电脑上合成，学生只需在教室观看，十分高效。

二、虚拟演播室系统的构成

（一）摄像机部分

在虚拟演播室没有出现以前，都是利用色键抠像技术来进行演播，这种技术背景是固定的，而是摄像机在动，所以给人的感觉播音员像是浮在背景上。而虚拟演播室是摄像机和背景同时运动，这样就感觉到前景和背景是处于一体的状态，同时通过利用传感器方式和图案识别方式来对摄像机的位置和运动参数进行确定，并对这些参数进行处理，从而确保了输出的背景画面根据摄像机运动而相应的进行运动，使前景和后景实时叠加在一起，具有十分逼真的立体感，合成效果非常好。

推荐大家用索尼、松下等大名牌的摄像机，拍摄效果好、功能齐全。采用多机位拍摄，便于从多角度抓取精彩的画面。摄像机的型号、镜头的规格要咨询专业摄影师，根据演播室的实际情况确定。

（二）声音部分

演播室声学要求既不像摄影棚那样简陋，又不像录音室那样考究。因为，电视制作不像电影那样先在摄影棚里拍摄画面，然后再到录音室里去配音。往往采用同期声，一气呵成。输出的声音要圆润饱满并且没有回声，为此音响设备的档次、搭配、摆放角度要合理。隔墙一定要采用超过240mm厚的双层隔声砖墙进行分隔，在后墙等表面还应选择合理的吸声措施。

（三）虚拟演播服务器

采用性价比优良的虚拟演播服务器，可实现多通道三维虚拟实时渲染、视频合成处理、抠像处理、特技切换、录制直播等。至少接入4路摄像机，8路通道，结合导播、字幕、台标、抠像、多达几十种的三维场景给现场直播带来富有视觉冲击力的效果。我校采用KESU BMS虚拟演播室系统，设定好演播服务器的ip地址，对客户端电脑的配置要求很低，普通电脑只需安装vcl软件，填写好服务器地址即可播放，十分适合师生使用。

（四）后期视频非编设备

通过专业的非编系统可以将录制的节目进行进一步的编辑。推荐大家使用EDIUS，这是一款非线性编辑软件，拥有完善的基于文件工作流程，提供了实时、多轨道、多格式混编、合成、色键、字幕和时间线输出功能，支持所有DV、HDV摄像机和录像机。这款软件容易上手，新手不需要学习很长时间就能操作。

（五）演播室蓝箱

虚拟蓝箱是一个无直角，全是平滑均匀的弧形处理的开放式箱体，是虚拟演播室的一个重要组成部分，它的作用是做虚拟抠像使用，提供纯正的影视抠像背景色。出镜人员或者物体在蓝箱中出镜拍摄，通过色键抠像技术，会将纯色的背景色分离出来，从而达到将人或者物体添加到任意自定义三维场景里面，实现虚拟演播室的仿真包装效果。

三、应用虚拟演播室时的技术要领

（一）摄像机跟踪技术

在虚拟演播室的场景合成中，随时获得摄像机的拍摄参数是关键因素，如运动方向、焦距等，这样才能使真是的摄像机与虚拟场景中的摄像机完全同步运动，使虚拟摄像机能够根据真实摄像机的拍摄情况确定虚拟场景中的哪些部分进入画面。因此，这就需要一个能够实时检测和提供摄像机运动参数、演员位置参数的系统，这里关键的技术就是摄像机跟踪技术。摄像机跟踪系统的作用是将摄像机的运动参数实时取出并加入虚拟摄像机的三维成像过程中。

（二）虚拟场景设计与生成技术

虚拟演播室中的场景、道具一般情况下通过计算机生成，可做出普通演播室中无法实现的景观。虚拟场景可选择摄像机当中的活动视频，也可选择图像，然而应用最多的是三维软件及材质创作的二维或三维图形。

（三）蓝背景技术

虚拟演播室中的摄像机所录制是以蓝色为核心背景的画面，其所有蓝色区域都会合成到指定的虚拟场景内。对于虚拟演播室的摄像室，通常情况下是由若干蓝墙和蓝色的地板组建而成的“蓝室”；对蓝色舞台并不存在具体的物理尺寸限制，真实蓝背景的尺寸很大程度上受到人数的影响。在蓝背景内一般选择较为圆滑的角落，由于对折角布光存在一定阻碍，必须在键控器上展开额外的调整，这也让保留阴影难度提升。

（四）灯光布光技术

虚拟演播室灯光绝大部分情况下选择三基色柔光灯，此类灯发光均匀、阴影小，从而让主持人的肤色更为良好。主持人一般会有特定的活动区域，所以，对前景主持人布光一般不会选择定点布光的方式，而是选择区域布光。常规的新闻类演播室通常运用三点式布光原理就可以实现电视照明的要求，而虚拟演播室技术通常会选择色键器消蓝技术实现抠蓝处理，所以，要减少蓝色对前景主持人的影响就一定要树立立体布光的理念。

（五）色键技术

虚拟场景不仅有背景，还有前景，如桌子、讲台等，人甚至可以进入一个虚拟物体中。画面中真实的、虚拟的物体间的关系比较复杂，要想实现完美自然的叠加，就需要特殊功能的高级色键技术。

四、虚拟演播室系统在校园中的应用

（一）师生才艺表演方面的应用

小学校园比较注重师生的才艺表演，活动丰富多彩，每学年的六一儿童节演出是小学校园活动的一个重要传统。师生们在前期准备上要花费大量的人力、物力、财力，但是最后真正的观看效果往往很不好。因为小学生自控力差，容易受外来因素的影响，时不时动一动讲几句，现场观看学生多光线暗，很难管理。规模大一点的学校，二千人以上挤在大厅里面，空气混浊，而且容易发生踩踏事件，很不安全。如果应用虚拟演播室系统，不但布置舞台、更换场景方便，节省费用，而且学生在教室里就能观看現场直播，舞台背景光彩夺目、气势磅礴，视觉效果好，也便于老师管理学生。一部分学生在现场观看，加加油、喝喝彩，增添现场气氛。

（二）德育、安全教育方面的应用

学校的德育、安全教育内容多、活动多、涉及面广。例如红领巾广播、国旗下讲话、常规教育等。传统方法是在墙上挂一条横幅，也有的请广告公司做一面背景，而且每期都要更换。现在应用虚拟演播系统，这些宣传背景在电脑上合成，有的几分钟就能搞定，学生只需在班级观看，现场感也很强。我校的虚拟演播室系统还能插播图片、视频，学生看要比老师讲效果好很多。特别是播放安全教育宣传片，以前是班主任各管各播放，有的还没有复制好，有的因格式问题不会放，碰到这样的事情，学校教技老师忙得不亦乐乎，现在老师只需要打开接收软件即可播放。

（三）在教学方面的应用

虚拟演播室系统也能应用于课堂教学，特别是公开课教学。以前每逢开设公开课，听课老师和学生满满地挤在同一间教室里，后面的老师根本看不清课堂上的一些细节，一些老师的讨论声还影响到学生上课。现在应用这套系统，听课老师可在另一间教室通过大屏幕观看，老师的板书、面部表情都能看得一清二楚。老师评课时，还可重复播放，这样对于评课的质量和提升老师的教学水平都有极大的帮助。

虚拟演播室场景变换灵活，能及时满足不同课程的授课。我们以虚拟演播室为平台，整合多种媒体，创造模拟仿真环境，丰富教学手段，让课程易于理解，更加激发了学生学习兴趣，提升了教学效果。

虚拟演播室系统使我们完全摆脱了过去视频传播方式单一和呆板的弊病，是一种低成本、高质量、高效率的节目制作手段，是小学信息化建设的必备内容。随着师生对虚拟演播室制作节目的了解程度和使用程度的提高，这一项技术必将在小学校园中创造出奇迹。

【作者单位：昆山市花桥中心小学校 江苏】