关于虚拟演播技术在电视制作中的应用

康海龙 呼伦贝尔广播电视台

如今信息进行加工和处理以及传播，使用的主要工具就是电视，从近年来可以看出，各个电视台工作的主要方向，便是占领该地区的电视传媒市场。伴随着数字电视的飞速发展，目前各个地区和城市的观众在获取电视节目时，都可以很好地利用有线数字电视网，而有线数字电视的发展，不仅提高了电视台的收视率，保证各个电视节目质量的同时，也有效减少了电视剧节目实际制作的经费，这也成为各个电视台之间进行竞争的主要方式和手段，同时为了给电视台的制作提供多种表现空间，而产生了虚拟演播技术。

一、关于虚拟演播技术的产生

从整体来看，虚拟演播技术属于一种新兴的电视制作技术，同时其也是以往抠像技术和虚拟现实相互融合而出现的产物。虚拟演播技术可以将摄像机所拍摄到的最终图像，与通过计算机而形成的虚拟影像和场景进行有效结合，进而打造出丰富和多思维的虚拟世界。

提到虚拟演播技术，势必要仔细研究色键，其主要功能就是将传统电视特技的实际效果呈现出来，色键的基本原理：键控的亮度信号主要的来源就是彩色电视，其功能主要是用来控制电子开关，然后进行有关画面选取的操作。也可以说，人们在使用摄像机进行室内人物和物体拍摄时，背景会应用单色幕布，然后通过整体的色键系统进行画面分析，可以将单色画面进行有效的剔除，这样人们可以将视频画面进行随意的更换，同时也可以将其安置在主持人后方。在实际制作电视节目的过程中，人们也将其称为抠像。

结合实际情况来看，以往制作电视节目时，主要就是应用实物布景，也会使用特技色键，通过这种方式可以进行抠像，来实现叠加背景的最终效果。为了保证整体演播室内部的美观性，相关的制作人员必须投入大量的时间和精力，对实际表演的场景进行精细性地设计和搭建，在道具、设备的购买方面，需要增加人力和物力，这就在一定程度上增加了经费的使用。一旦所制作的画面出现了虚假、不自然的现象，就会仔细调整前置摄像机，那么实际的背景图像，则无法实现同步变化。但虚拟演播技术的产生，很好地解决了以上问题，整个虚拟系统可以实时监测相关的摄像机，而且能及时了解并掌握机器实际参数的变化情况，可以有效保证前景和后景图像具有统一的参数，同时可以让两者一直保持三维透视关系，从而保证了画面的真实性。随着虚拟演播技术的有效应用，让电视台的工作人员成功脱离以往时间和空间上的限制，不仅提高了电视台实际所制作节目的效果和质量，而且从整体有效提高了电视台的创造能力。

除此之外，因为虚拟场景实际的设计和制作、整改以及储存等，都会使用计算机这样工作的方式，合理减少了以往真实场景的构建和拆除，以及存储等工作，不但可以将电视节目的制作成本，控制在合理范围内，同时也能提高整体演播室工作的质量和效率。

二、关于虚拟演播技术的发展现况

虚拟演播技术的广泛应用，与计算机网络技术的发展有着紧密的关联，以往虚拟系统的运作是建立在图形工作站上，因此市场价格过于高昂。在20 世纪90 年代末期，计算机的硬件得到了迅猛发展，使得成立在PC 系统下的虚拟演播系统也由此产生，同时相关联的视频厂家，都在积极开发属于自家独有的虚拟演播系统。早期的虚拟演播系统也被称为虚拟场景系统，如果追究其本质，那么可以将其与传统抠像相提并论，而两者之间存在的区别，就是虚拟演播系统中还包括抠像技术以外的功能，例如遮罩技术、虚拟墙等，使用这项系统进行视频制作，可以有效保证图像具有一定的真实度，但不具备最重要的跟踪技术。从泰国电视台早期的发展现状来看，所应用的Trinity 系统便属于此列。伴随着使用者需求和要求的逐渐增多，同时相关厂家所具备的研发技术也在不断提高，在这样的现状下，产生了真正有价值的三维虚拟演播系统，在科学合理的前提下，三维虚拟演播系统也可以有效划分成二维半系统。

从总体来看，二维半虚拟演播系统可以在实际的虚拟场景中，充分利用3D 建模系统软件渲染照片，然后在实际合成虚拟场景的过程中，会结合前景和后景摄像机实际运作过程中的状态，对所渲染的图片实行进一步的精细化处理，让其可以与前景图像相互符合。对二维半系统来讲，会更加重视平面图片的处理，所以无法实现多机位、多角度的拍摄，只能通过正面角度，否则就会出现穿帮现象。对于三维虚拟演播系统来讲，主要借助3D 系统软件，然后对场景模型进行有效构建。与此同时，会将整体3D 建模的相关文件，全部储存在虚拟演播系统内部，再通过主机对场景的合成进行渲染。从技术角度出发，这种系统会更加高端和先进，不仅可以保证人物和所构建的场景之间融合的自度然，而且能有效进行多角度和多机位的拍摄，但在该过程中，对计算机硬件处理能力的要求较高。

从目前来看，三维虚拟演播技术的功能中，基本包括了二维半虚拟演播系统中的所有功能，比如，以大洋MagicSet为例，在整个系统控制模板中，会包含与二维半系统相关的所有选项，当该系统正式启动后，系统会在第一时间将渲染图片的相关元素关闭，只开启贴图功能，当对背景进行调用时，会应用事先储存完好的图片，这时只需要采用摄像机的主视角，对于部分要求效率较高的专栏节目，这也是一种较为简单的节目制作方式。

虚拟演播系统的核心重点就是摄像机跟踪技术，而且这也是考核虚拟演播技术是否合理、专业、有效的主要依据。如果摄像机跟踪技术没有发挥出真正的作用和价值，那么不但会给节目效果带来不良影响，还会造成前景和背景之间发生脱节现象。通常情况下，摄像机跟踪技术应用最为广泛的两种方式，就是机械传感和图形识别。对于机械传感方式而言，其会在摄像机镜头的周围，安装相对应的传感器，通过该机器来进行参数的采集，相关摄像工作人员在操作机器的过程中，传感器的有关部件可以感应摄像机所有参数实际的变化，同时可以对这些参数的变化情况进行实时监测，并将各项参数上传到虚拟演播系统的主机中，然后通过主机对这些参数进行细致性地处理。

对于图形识别方式来讲，其主要在背景蓝箱上增加指定形状的网格，虚拟演播系统会分析摄像机画面，然后对不同大小和形状网格的特征进行精准识别，进而得到摄像机在运动过程中真实有效的各项参数。除了以上两种摄像机跟踪技术所使用的方式之外，在早期也会应用红外线和超声波的跟踪方式，但因为技术和成本方面的原因，导致这两种跟踪方式并没有得到广泛普及。

三、关于虚拟演播技术在电视制作中的相关应用

（一）有关真三维虚拟演播室系统

从整体来看，真三维虚拟演播室系统，是建立在渲染技术系统和跟踪技术系统，以及色键技术系统之上，一般情况下，该系统会在演播厅录制、直播节目等中被应用。对于安徽广播电视台来讲，其演播室属于一种三机位、单独通道、超高标清等的虚拟演播室，对影像和图片进行渲染，主要采用的是Linux 操作系统，然后会通过该系统中的渲染工作站，这样不仅可以保障渲染图片过程中的质量和效率，同时实际渲染的能力较强，并且该工作站具备一定的稳定性。

对于虚拟演播室系统来讲，不但可以满足演播室视频连线、屏幕互动等节目形式制作过程中的需求，同时也在一定程度上增加了以往电视屏幕所具备的形态。另外，该系统经常被专业类节目在实际录制过程中应用，所制作出来的真实效果，也赢得了相关电视台和节目部门的一致好评。

（二）在线包装系统

在线包装系统可以结合电视台制作节目内容的实际需求，然后借助计算机可以对音频信号进行有效渲染，并对实际的视觉呈现效果进行强化，在线包装系统会更加关注包装方案的美观和速度。在通常情况下，在线包装系统会被直播类、资讯类以及专栏类的新闻节目所应用，通过该项系统可以有效实现音频互动、场景和情景展示、突发新闻资讯等三维包装方式和手段。对于安徽电视台来讲，在线包装系统也会应用图形工作站，可以进一步加强室内演播室各个窗口元素之间的联系，保障电视台节目具备良好的艺术效果，与此同时，该系统可以电视节目的制作种提供多种创作手段。

如今各大电视台在广大人民群众所喜爱的电视节目中，充分利用了在线包装系统，不仅很好地丰富了电视节目的表现方式和形式，而且从整体提高了观众之间的互动性，取得了较好的应用成效。

四、关于虚拟演播技术的扩展

相比于以往电视制作的方式和手段，虚拟演播技术在某些方面有着显著优势，尤其体现在大型比赛方面，对于央视的直播来讲，一般都会应用虚拟演播技术，可以简化实物背景的搭建过程。在早期，虚拟演播技术只是应用在演播室节目的制作中，现阶段，该技术的实际应用范围较广，不仅可以将其应用在体育节目的报道中，还可以在广告制作中使用该系统。随着虚拟演播技术的广泛应用，也让虚拟演播系统出现了新的技术，比如，数字重放系统、回放系统等，通过这些技术的合理使用，使电视台在节目制作中取得了出色的成绩。对于虚拟回放系统来讲，其会被评论节目经常应用，该系统会事先将体育场所构建的三维模型进行储存，对于需要重点分析和处理的画面，虚拟回放系统会在第一时间将其冻结，并将其转化成另一种动画形式的场景，同时人物和球场以及球，也会转变成相对应的三维画像，这时虚拟摄像机会根据该三维场景，展开旋转拍摄，这样场下观众可以从多种角度观看比赛的实际情况。对于实际比赛过程中出现的争议现象，通过这种转播方式，可以对其进行有效地判断。

对于数字重放系统而言，可以对比赛过程中出现的精彩瞬间进行重放，在实际重放时，主要使用的就是视频跟踪技术，通过该技术能对场上重要运动员的关键球进行追踪，并将这些球实际的运动轨迹和路线完整地呈现出来，与此同时，也可以对赛场上两个物体之间的距离进行精准测量。从场下观众的角度来看，借助数字重放系统，可以让这些观众及时了解比赛过程中的细节。从球队教练的角度来看，这项系统属于另一种形式的分析工具。除此之外，对于虚拟广告系统来讲，可以在相关体育节目的播出期间，将演播室所制作的虚拟广告牌，在表演赛场的空地上进行放置，也可以将场地本来的广告牌进行替换，然后通过进一步的合成和处理，可以达到良好的应用效果。

伴随着数字视频技术和计算机技术的飞速发展，有效带动了虚拟演播技术的完善和更新，很多以前无法实现的效果，现如今通过该技术都可以有效地完成。对于电视台来讲，应用虚拟演播技术，不仅可以减少制作的成本，而且能丰富人民群众的精神文化生活。