虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用

刘阳

摘要：虚拟演播室是一种仅包括演员与道具，无需真实场景的演播室平台。它不但为电视节目的开发提供了领先的制作方式与极其自由的开发空间，同时在完善节目开发形式、减少节目设计成本等领域也拥有巨大的价值。

关键词：虚拟演播室;三维技术;色键技术

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0070-01

1 虚拟演播室主要操作原理

虚拟演播室技术是融入了色键技术与电脑图形处理技术的前提下获得成长的，以往的色键技术在抠像时，前后景间难以维持不错的透视关系，让人产生一种前景与背景不匹配的感觉，并让人感到十分虚假。虚拟演播室因为采用了追踪技术，电脑经由探究相机的运动参数，例如位置、俯仰等等，对虚拟情景的一些参数可以立即加以协调，确保前后景之间能够维持精准的透视关系，实时建立和前景之间具有关联的追踪信号，经由色键器对经过延时的前景信号开展抠像处置，接下来和虚拟场景加以结合，人物和虚拟场景可以达成共同变化，最终利用渲染控制电脑将电视节目进行相应的播放。

2 虚拟演播室制作技术步骤讲解

虚拟演播室制作的流程重点由演播室情景建模、蓝箱拍摄制作、后期效果合成3个步骤而构成。

2.1 演播室情景建模

在演播室建模前，开发人员需参考前期的相关信息采集并设计出情景的平面图与三维图，经由建模软件在电脑中画出情景模型。建模不仅对模型的精度标准很高，另外还需呈现出一定的艺术美感，需要创作者一方面可以科学地配置各种有利资源，另一方面还需对电视图像以及镜头操作等保持较好的把握。建模离不开构思，而创意也是极为关键的一点，艺术美感更是不可缺少的。

2.2 蓝箱拍摄制作

相机拍摄表演者在蓝箱中表演（前景信号），电脑虚拟情景建立平台从追踪系统中接纳相机的运动信号，然后立即给出虚拟的立体情景（背景信号），接下来采用视频合成技术将这两者予以抠像操作，最后就有了主持人与虚拟情景相互融合的绝佳效果。

2.3 后期合成

在立体演播室中，将拍摄的东西和虚拟情景加以汇总、整理，最终便有了视频。在形成影片时必须关注生成格式的挑选，挑选PAL制生成，如此才能储存各种影片，并且在不同的电视台播出。

3 虚拟演播室制作的核心技术研究

3.1 几何建模技术

此处将《百晓讲新闻》中的虚拟情景模型视为案例加以探讨，这个节目中运用的系统是3DS MAX8.0。在建模前，第一，必须将情景模型的单位先设为mm，所建模型必须用3dmax透视图作为主地平面，原因在于可以确保模型的占比与蓝箱中的比例维持相同。第二，必须挑选能够进行编辑的多边形（POLYGON）技术来设立模型，情景内的每一个模型均需为POLYGON模型，不可有PATCH等其他模型，如此才可确保得到的3DS文件在加入到立体演播室中时模型的相关位置都是合理、精准的。第三，在建模时必须尽量使用最小点面的模型。举例，使用一个圆柱体来当做地面，因为其下表面是用肉眼无法看到的，因此对那些无法看到的面，就应该相应地予以删除，如此能够节约一定的空间，从而让软件在渲染时能够更顺畅。对与相机相对较远的模型而言，其自身的纵深比其与相机间的距离要小很多，因此看起来会减少其立体感，该领域的模型，能够以平面上的东西来取代。比如说，设计一面挂有各种饰品的墙，墙上的画能够以一个平面来取代，然后通过材质来让其看起来有质感。对某些不规则的模型，包括模型内的天花板、地板等，能够先运用布尔运算制作模型，接下来再变为能够编辑的多边形。

3.2 材质贴图与灯光技术

结束每一个建模后，必须对此类模型建立其表面的特性，换句话说就是提供材质贴图，如此才能让模型给人一种更符合实际的体验。在材质贴图环节必须结合模型的材料以及贴图，同时和实际生活中的相关属性相吻合，详细反映在模型的色彩、透明水平、反光度等特征，材质的最终效果是各种特征贴图融合所带来的效果。举例必须协调柱子的金属感，那就必须在反射贴图、高光贴图等方面分别调节其相关效果，进而达成各种贴图所产生的效果。

在给模型供应灯光时，必须重点注意下面几点：首先，必须以光度学灯光或VRay灯光，不使用标准灯光，由于在烘焙的环节中，上述两种灯光均能给人一种极为逼真的效果。其次，必须更好地采用体积光，在数字灯光的含义中，体积光属于灯光的一种独有属性（即能展现灯光的大气效应），不管是点光源、面光源等，仅需对该特征给予适宜的安排，就能带来不错的体积光效果。再次，必须留意布光的相关步骤，灯光间会相互影响，因此科学的布光顺序能够极大地提升工作效率。首先以光度学内的目标点光源通过阵列的方式进行安排，然后通过目标面光源来反映主题，最终协助提供部分目标点光源，为此类灯光添加更多的效果，并形成场景模型的光影感。

3.3 烘焙技术

贴图烘焙技术，即一种将max光照资料变成贴图的形式，然后将该贴图再贴回至情景内的技术。因为无需CPU耗费精力来核算灯光渲染的参数，因此这较大层面上提升了渲染效率。在烘焙前，先将视图切入至前视图内，选择想要烘焙的模型，在渲染至纹理的卷呈现下设立参数并将纹理选成Complete Map，目标贴图位置均选成漫射色，最终就有了能维持灯光效果的贴图。做烘焙的经过，是由于在立体演播室系统中难以呈现与明确MAX自身所拥有的灯光类资讯。

3.4 蓝箱开发

蓝箱开发时，必须关注下面两点：首先，必须将蓝箱的位置固定好。主持人的作业均需在蓝箱中开展，然而因为被拍摄空间较小，蓝箱的天花板也许不够高或对范围相对较大一点的拍摄而言空间不够，若给人一种比较虚假的感觉，也就是现场相机拍摄到了蓝色背景之外的区域，能够在虚拟演播室中重新确定蓝箱的位置。让其对准的位置在蓝箱中。其次，需确保蓝箱中的光照合理，防止产生黑斑与白斑。重点需留意：（1）科学配置灯光，让前景与背景的照明亮度与方向相吻合。（2）影子问题，表演者与实际工具在蓝箱内呈现出的影子也需与表演者以及工具共同进至虚拟区，为了让阴影与灯光能够呈现出更好的效果，需讓阴影中的蓝色电平与背景中的电平呈现出一定的距离，影子的方向还需与虚拟区内的光源方向维持相同。（3）需采用冷光源，这是与蓝箱的主色相匹配的。（4）墙角位置也需保持明亮，让光照能够均匀呈现。

3.5 运用三维演播室系统后期合成

Top3DSet虚拟演播室系统是一个将实景拍摄、立体情景编辑与节目播出三者结合的电视节目设计软件。在设计时必须关注下面几点：第一，在平台的材料库内选用适宜的情景模型，加入至编辑区内，同时将烘焙贴图上交给情景模型。第二，在材料库内挑选大屏幕与特效物体，增加至时轨编辑窗体，适宜地修正物体与动作的性质让其与节目的相關需求相匹配。第三，用一个虚拟演播室的节目表加以保存，在达成初始化设置后，连接追踪系统，接下来利用时轨窗中的播出性能和主持人一起自由操作，在播放后便能录制相关节目了。

4 结语

在电脑技术持续改进的当代，虚拟演播室平台也将有更好的未来。尽管当前还不无法全部取代实体演播室，然而由于其投资经费在持续降低，制作技术却在持续改进，笔者相信虚拟演播室技术的发展空间是不可限量的。

参考文献

[1] 戚连秀.虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用[J].科技传播，2019，11（13）：81-82.

[2] 巩珂.虚拟演播室在新时期电视节目制作中的结合与应用[J].科技传播，2019，11（12）：79-80.

Application of  Virtual Studio Technology in TV Program Production

LIU Yang

（Yizheng Radio and Television Station， Yizheng  Jiangsu  211400）

Abstract：Virtual studio is a kind of studio platform which only includes actors and props， without real scenes. It not only provides a leading production mode and extremely free development space for the development of TV programs， but also has great value in improving the form of program development， reducing the cost of program design and other fields.

Key words：Virtual Studio; 3D technology; color key technology