县市级电视台使用基于虚幻引擎的虚拟演播室应用实践

林海 姜钢荣

一.项目背景

瑞安市坐落于浙江东南，为温州下辖县级市，距温州市区约34公里。截止2018年底，瑞安市常住人口125.5万人，人均国内生产总值66，295元人民币，折合10，018美元。

瑞安广播电视事业起步于1955年，1985年创立瑞安电视台，2002年建成广播电视中心，并与2005年3月正式挂牌成为市委、市政府直属的正科级事业单位，承担新闻宣传和事业建设的双重职能，行政上归属瑞安市委宣傳部管理。瑞安电视台现有职员七十余人，负责三个电视频道的日常运维：电视新闻综合频道、民生娱乐频道、图文信息频道。目前拥有自办栏目14个，全天播出20小时，其中《瑞安新闻》、《正午播报》、《吾乡吾土》、《百姓直通车》等栏目在瑞安本地具有较高知名度和影响力。

瑞安广播电视台当前的台址落成于2002年，设有XX平米XX演播室一个，XX平米XX演播室一个，以及XX平米某某演播室一个。落成之时全台系统以标清标准建设，在XX年时升级到了XX系统。到2017年年底时，受限于实景演播室数量有限，我台节目生产与演播室排期的矛盾已经非常突出，加之原有设备采购年限已久，技术水平已经落后，因此迫切地需要进行演播室改造。在此背景之下，尝试了基于虚幻引擎的虚拟演播室，为日后我台及其他兄弟电视台的案例提供了良好的借鉴。

二.系统设计理念和构成

待改造的虚拟演播室位于瑞安广播电视中心大楼的二层，导控间面积XX平米，拍摄区面积XX平米。考虑到县市级电视台的日常使用实际情况，我台虚拟演播室改造工程设立了以下目标：技术指标切实可行、操作人员上手容易、

拍摄设备使用两台索尼HDC-2580讯道摄像机。考虑到全台摄像师数量较少，且出于推行节目生产流程标准化的考虑，其中运动机位架设在了一台带有液压升降柱的轨道车上，可实现摄像机平摇、仰俯、空间位移、镜头推拉、镜头聚焦等运动的虚拟跟踪，通过预制机位来实现导控间内的一键控制。该机位一般用于拍摄全身景，使用富士HA14*4.5广角镜头。另一个固定机位采用了带PTZ跟踪的虚拟跟踪云台，一般作为特写机位使用，使用富士HA18*7.6镜头。

拍摄区绿箱宽XX米，深XX米，高度XX米，各拼接立面采用较大弧角以保证光照均匀无色差，箱体刷绿色高清抠像漆。由于绿色抠像漆较蓝色抠像漆所需的照度更低，且更容易出现绿色溢出现象，我台技术人员对现场进行了专门改造和布置。灯光共配备4盏聚光灯和16盏面光灯，用于照亮绿箱背景（6盏）、绿箱顶光（4盏）、主持人上半身（5盏）和主持人脚部补光（1盏）。

虚拟演播室渲染引擎的选型方面，则采用了以虚幻引擎为核心的Zero Density品牌的产品Reality。对比我台过往使用过的虚拟演播室产品，Reality的优点在于系统集成度高，实时渲染能力强，内置色键器抠像效果好，特别是其引擎内部合成的工作流程对于提升虚拟演播室画面真实度有巨大的裨益。两台讯道摄像机CCU输出的的SDI信号通过视频采集板卡进入Reality渲染引擎，画面抠像并实时合成后的SDI信号直接输出到切换台。虚拟特效中的音频信号加嵌到SDI输出信号中，不需要专门的调音师现场配合进行音效叠加。

三.演播室虚拟场景设计

系统硬件落成后，我台随即基于新一代的虚拟演播室技术开始进行节目改版设计。基于虚幻引擎真正意义上的实时渲染能力，对比以往虚拟演播室的设计，我台在设计理念上实现了两大突破。首先是虚拟演播室的设计风格尽可能追求与实景演播室一致的真实感，因此在灯光烘焙和色调的选取上，大胆地采用了较为明亮的照明风格。这种照明风格在以往的写实风格虚拟演播室上是较少应用的，因为明亮的照明风格会放大虚拟物体建模和材质贴图的缺陷。其次，由于色键器抠像能力的不足，以往虚拟演播室的地面，尤其是站播节目，往往选用如深灰、深蓝这样的暗色系，以避免主持人悬浮的不良观感。在站播区域，经过我台内部多次测试确认色键性能和画面效果后，大胆选用了浅色系光滑材质，来营造一种清新且现代的视觉观感。

首先改版的是《瑞安新闻》与《百姓直通车》两档新闻类栏目。其中《瑞安新闻》每日一般在下午三时录制，傍晚六时播出，内容上偏向政治宣传导向，兼顾民生社会新闻，《百姓直通车》则是一档侧重民生百态的晚新闻节目，因此，在演播室设计风格上，两者存在比较明显的差异：《瑞安新闻》的虚拟演播室配色以蓝色、浅灰色为主，体现时政新闻的正式感和与时俱进的现代感，材质贴图的选取包含反光度较高的亚克力材料、硬瓷砖材料，以及金属材料。演播室设置常规的坐播区域以及供专题节目所需的站播区域，并配以虚拟大屏来替代实体大屏的大屏图文包装功能。节目开场使用了时下海外流行的虚拟机位飞行方式：虚拟摄像机从大楼外部飞入，直接演播室内景，过程中展示了瑞安广播电视台的外景。《百姓直通车》栏目则融入了更多的暖黄色色调以表现贴近民生的温暖情怀，材质贴图的选取选用了家居装潢会较多涉及到的防滑瓷砖地面和哑光墙面材料。

使用以虚幻引擎为核心的Reality系统之后，演播室虚拟环境设计制作的流程与以往也发生了变化。由于虚幻引擎不仅是实时渲染工具，同时也是制作平台，因此除了三维建模之外的大量的设计制作任务在虚幻引擎平台上完成，包括灯光烘焙、材质贴图、蓝图动画、虚拟机位运动模拟等等。为避免实拍效果与演播室效果图的观感呈现较大差异的情况（如渲染效果图采用了包含演播室多个景别的远景，此时画面层次感丰富，空间布局得当；但实拍时由于只出现一个景别，背景可能过于单一死板），在演播室设计制作中，设计人员使用了虚幻引擎强大的虚拟仿真功能，完成了拍摄虚拟仿真、灯光虚拟仿真、摄像机飞行虚拟仿真等准备工作。设计人员在演播室主题结构设计完成之际，于虚拟环境中设置了一台虚拟摄像机，并用匹配实际拍摄镜头的虚拟镜头完成演播室拍摄效果预演。虚拟镜头拥有和实际镜头相同的画幅、景深、景别，因而可以在空间结构设计过程中，及时对不合理之处进行修改，避免出现设计效果图与实拍画面差别较大的情形。虚幻引擎提供了强大的灯光模拟系统，可以仿照实际灯光，在虚拟环境中添加平板灯、聚光灯、效果灯带等发光体，并以所见即所得的方式实时调整光照范围、光照强度、灯光色差等参数。此外，在虚拟演播室的设计过程中，设计人员还借用了头戴式VR设备的辅助。

四.总结

使用基于虚幻引擎的新一代虚拟演播室系统是我台近年来最为大胆的一次技术尝试。项目中使用了有轨跟踪与无轨跟踪相结合的拍摄手段、电控轨道车和顶级虚拟演播室系统这样的高精尖设备、以及全新的制作流程。相应地，这些新技术对于我台的视音频技术人员和图文制作团队也提出了全新的挑战——如何将先进的设备转化为优秀的用户体验。作为中国第一家上线该类型产品的县市级电视台，我台通过一年时间的摸索，在掌握了新设备使用方式的同时，亦提升了自身的技术能力和设计能力。我台必将为瑞安本地的政府机构提供更优质的媒体宣传服务，并为本地的电视观众提供更加优秀的文化娱乐内容。B&P