县级电视台虚拟演播室技术研究

2023-01-17董昭昌

电视技术 2022年1期

关键词：演播室摄像机

董昭昌

（庆云县融媒体中心，山东德州 253700）

1 虚拟数字技术在电视节目制作过程中的应用

1.1 虚拟演播室技术

虚拟演播室主要利用虚拟现实技术，在既有的抠像技术上融入计算机虚拟功能，以此创造所需要的场景。根据维度划分，虚拟演播室可分为二维和三维两个类别。二维的区分并不明显，而三维在普通三维和真三维之间还存在着明显的区分。

二维虚拟演播室系统为基本产品，多用来满足客户的一些基本需要，无需复杂的步骤，且花费比较少。二维系统所使用的图像处理器硬件在录制过程中，要求机位的移动和镜头不能改变，所以主持人的位置就容易发生变化，这样一来就无法与背景保持一致，从而降低节目质量。因为是固定合成的画面，所以画面层次感比较差。由于散焦等问题的存在，所以时效性高的节目会首先考虑使用二维系统拍摄[1]。

区分二维系统和三维系统，主要以使用的摄像机和图像是否进行渲染为衡量标准。三维虚拟现实演播室技术最重要的就是动态遮罩技术，该技术可以实现对动态调节图层的遮罩。

1.2 虚拟植入技术

传统的虚拟演播室技术主要是构建虚拟现实场景，而虚拟植入技术则是将演播室变成虚拟现实环境，在这样的背景下，虚拟植入技术在虚拟演播室技术的基础上应运而生[2]。应用虚拟植入技术，首先需要通过三维软件制作虚拟模型，然后再将其输入至图形处理器中，使之可以和传感器从摄像机接收到的信息产生相应的联系，这样可以确保虚拟模型与摄像机里的画面同步，合成并加入至前景里，最后就可以得到电视机播放的画面效果。

2 虚拟演播室系统的关键技术

2.1 摄像机跟踪技术

摄像机跟踪技术在运作过程中可以得到摄像机于演播室中的具体位置及运动参数，为虚拟演播室系统更好地模拟物体大小、虚拟背景提供相应的技术支持[3]。摄像机跟踪技术包括多个部分，如机械传感技术等。为了得到计算机位置、运动数据，需要在摄像机的三脚架、底座上安置传感器。若想得到精准运动透视数据，还需在摄像机镜头前加装聚焦传感器。

2.2 图像识别技术

图像识别技术是一种运动估测算法，可以精准计算实时移动画面并获取摄像机的运动参数信息。图像识别技术可以有效改善使用传感器摄像机拍摄过程中校准难的问题，利于摄像机不同角度的拍摄。

2.3 红外跟踪技术

红外跟踪技术是一种全新的摄像机跟踪技术，主要利用红外线收发装置检测人、摄像机在现场的具体位置。

2.4 虚拟场景生成技术

近年来，虚拟演播室的背景、场景的生成均离不开计算机的辅助。按照节目播放的内容，计算机能够通过制作虚拟场景来还原一些场景和稀奇的景象。可以说，正是因为计算机技术的加持，才为节目制作包装团队提供了更多的选择。三维虚拟场景的产生包括预生成三维虚拟场景和真三维虚拟场景[4]。

预生成三维虚拟场景首先在建模软件中创建三维模型，然后在每架虚拟摄像机上提前生成所需要的影像画面，并将其视为虚拟背景，以此完成与真实摄像机的匹配。虚拟场景建立后，就不能再移动各个摄像机的位置。该技术产生的形式还原度极其高。

真三维虚拟场景是以三维虚拟场景生成的形式建立模型，可以在具体操作过程中实现镜头移动、运动参数的一致性。该种虚拟场景生成方式的操作不会受到诸多约束。

预生成三维和真三维两种形式的区别在于是否可以实时读取、渲染场景源文件。预生成三维生成虚拟场景的方式无需过多复杂的步骤，而真三维则需要灯光调试等操作的支持，正因如此，也使得真三维生成虚拟场景的功能更多。在场景设计过程中，预生成三维通过采用前后景合成法，可以有效防止场景设计受到其他条件的限制，进而设计出更好的场景。真三维主要是实时渲染场景源文件，场景效果的好坏极易受到计算机配置等方面的影响。所以通过对比上述两种方式可发现，预生成三维适用于制作时间短、实效性高的节目，而真三维则适用于视觉效果和灵活性强的节目。

2.5 色键合成技术

前景图像与虚拟背景合成后就是虚拟演播室录制的画面，其中使用的就是传统色键合成技术。利用计算机可以制作虚拟演播室色键合成技术中的背景画面。拍摄实时画面的前景摄像机需要同时兼顾拍摄和背景画面控制工作。虚拟演播室色键合成技术可以通过改善传统色键技术，实现摄像机和背景同步运动的目标[5]。

3 县级电视台应用虚拟演播室技术的必要性

虚拟演播室技术在电视制作领域颇具代表性，对比传统的演播室而言，其所使用的技术更先进，且创作空间也更多。主持人或演员站在诸如蓝箱的房间里，由前景摄像机对其进行拍摄，镜头里的运动情况就会同步在由计算机创建的虚拟背景中。虚拟演播室具有实时抠像等技术特点，使得电视节目制作者开始加强对其的关注和重视。

3.1 节约节目制作成本

对于大部分节目制作单位来讲，同一个演播室需要进行新闻类、访谈类、生活服务类等多种节目，因为节目之间存在差别，所以布景、道具的安排均要符合节目的要求。然而，因为制作经费及周期等方面的约束，要想实现“一节目一演播室”的资源配置目标，存在非常大的难度。对此，相关部门必须将更多的心思放在场景的布置上。虚拟演播室使用三维虚拟场景制作节目，因此加快了制作的速度，并有效减少了节目制作成本的支出。一般地，计算机制作虚拟背景需要4天左右的时间，这样一来，使用虚拟演播室，可以实现24小时内录制多个不同场景的节目。不但如此，虚拟演播室能够完成一般电视节目所需的场景，即使是非常小的演播室，也可以营造出大场景的视觉效果，显著提高了空间利用率。

3.2 增强节目的视觉效果与传播信息的能力

虚拟演播室技术的应用，可以让整个节目的画面不再单一，而且能够立体展现节目中着重突出的内容，创造出强大的视觉效果。同时，节目中虚拟场景的展现，可以突出节目内容的重点，以此更好地还原整个事件的过程，提高节目传播信息的能力。

3.3 贴合受众的心理需求

虚拟演播室技术不但可以为受众提供信息，还能够丰富视觉效果，以更形象的方式展示晦涩难懂的语言和专业的理论，这样方便受众更直观地了解节目内容，并深化其对节目内容的理解，让受众在获取信息的同时，还可以得到视觉上的冲击。

3.4 节目制作创意无限

传统演播室在搭建和布置演播室的过程中，很容易扼杀节目制作者的想法。而采用虚拟演播室制作节目，则可以充分发挥节目制作者的想象力和创造力。在并不大的演播室空间里，制作者可以依照节目内容的实际需要，让所想象出来的“金点子”可以被观众看到，进而提高节目质量。虚拟演播室技术能够让制作者在并不是非常大的空间里创造出盛大的场面，让节目创作更具新意，给观众带来不一样的体验。

4 县级电视台虚拟演播室技术的应用

4.1 应用前景

由于国家、省级等上级电视媒体在资金、技术、人才等方面的条件明显优于县级电视台，使得县级电视台的播报内容和形式根本无法引起受众的关注。久而久之，就会使得县级电视台出现收视惨淡的情况。对此，县级电视台需要尽早调整和改变电视播报的内容和形式，引进更多相关行业的优秀人才，打破如今县级电视台发展面临的种种困境，改善不足，发扬优势，并根据当地政治经济发展的走势及观众的需要，走出一条具有特色的电视传媒发展之路。

4.2 应用技术

现如今，一些县级电视台应用的技术包括正版非编字幕软件、高清非编等，以此达到评分和统计文稿的目标。48口万兆交换机、SAS硬盘、高清音视频延时器等设备，实现演播室电视主播、互动功能等，提高制作节目的质量。随着虚拟技术的不断更新和发展，虚拟技术的应用范围也在日益扩大。电视行业开始积极致力于虚拟演播室的发展，该技术的飞速发展，对我国影视技术有着明显的推动作用。

4.3 应用案例

近年来，虚拟演播室系统开始被频繁应用于新闻节目，究其原因，主要是因为采用虚拟数字技术能够精准记录新闻事件。正是有了虚拟数字技术的加持，新闻事件才能够还原当时的场景，能够非常清楚地交代出故事，并且画面质量比较好，有效提高了新闻报道事件的真实性。在新闻采访的过程中应用虚拟技术，可以实现主持人与记者的实时互动，当记者拍摄未及时传回现场画面时，虚拟数字技术就能够将记者描述的环境、事发过程制作成虚拟图像，实现观众收到画面的同步性，提高了节目的效果。另外，人物访谈节目也可使用虚拟演播室技术，比如，可以将场景画面进行装饰，添置具有观赏性的植物及摆设，这样就可以让电视台录影棚在进行人物访谈节目时的画面更具协调性，以此避免主持人与被访对象出现紧张的心理。