虚拟演播室在新时期电视节目制作中的结合与应用分析
虚拟演播室在新时期电视节目制作中的结合与应用分析 新时期我国对社会信息化建设工作的重视程度逐渐提高，并且随着当前 计算机信息技术的飞速发展，电视节目制作技术的改革和创新也在不断上演。虚 拟演播室技术正是以虚拟计算机技术为基础，与电视节目制作技术相互融合而产 生的新电视节目制作技术，该技术突破了传统意义上演播室只能采用实景布置和 场景设计的局限性，无需布置实景，只需要借助道具和演员，将摄像机拍摄的表 演内容经过计算机三维虚拟处理后进行数字化合成即可，这样就能实现电视节目 前期拍摄和后期制作的完美结合。1.虚拟演播室的主要技术 1.1摄像机跟踪 摄像机跟踪的主要任务是为了对摄像机所在演播室内的动作参数及 摄像机本身的位置进行准确测算。在摄像机进行实时拍摄时，各项参数都会发生 变化，包括镜头变焦、聚焦、水平角和俯仰角以及景深等，这些不断变化的参数 会被实时传送至用于进行背景合成的计算机，然后计算机再根据这些不断变化的 参数实时调整三维视图[1]。目前，虚拟演播室的摄像机跟踪定位系统主要有红 外线发射和接收识别、机械传感器识别以及图形识别三种。
首先分析图形识别，此识别方式主要和演播室的大小有关，然后在演 播室的背景幕布上制定不同尺寸的网格结构，再根据摄像机实时抓拍的图像对摄 像机的位置、方向、变焦等参数进行解析。应该重视的问题在于，在演播室进行 摄像机操作，不管是安装还是操控，都是相对比较容易的，并且应引起特别重视 的是，全部的参数都来源于摄像机实时拍摄的画面，因此摄像机的实时拍摄画面 应同时满足网格占当前画面一半以上并且有四个网格交叉点，否则系统无法正确 识别。
其次是机械传感器识别，此识别方式主要借助安装在摄像机各部分的 机械传感器获得多种信息。机械传感器识别方式具有以下优点：在单色（主要是 蓝色）背景下，不需要再绘制网格，并且很容易将背景照亮；
跟踪数据基本不会 产生延时；
在增加了某几个位置的测量跟踪器后，仍然不会限制摄像机的运动， 演员也可以在舞台范围内自由活动；
采集摄像机的变焦、移动、摇移等信息速率 依然跟得上电视图像的刷新率。最后是红外线发射和接收识别，此识别方式主要采用了红外线信号发 射和多点摄像头接收的工作原理，对摄像机实现实时定位。此方式利用红外线的 收发装置用于检测演播室中演员和摄像机的位置[2]。接收装置被安装在背景上 方，红外线发射装置则被安装在摄像机和演员身上。此识别方式也有一定的缺陷， 主要是采用这一识别方式需要付出较高的成本，并且安装步骤非常繁琐。
1.2计算机虚拟场景生成 计算机对虚拟演播室的场景绘制图形存在三维与二维上的区别，因此 虚拟场景也是被分为三维和二维的。其中二维场景仅仅是被作为平面背景使用的， 属于放置在真人身后的背景，当然有时候也会放在真人身前。另外，真人可以围 绕这一虚拟实景运动，以此达到以假乱真的效果。三维虚拟场景的设计制作，可 以借助alias、front、softimage3D、3Dmax以及maya等软件实现，虚拟实景也能够 对灯光、模型以及贴图等各项参数进行合理控制，如果再加入虚拟灯效以及视频 插入信号，虚拟演播室就会表现出非常强烈的真实感。
1.3视频合成 虚拟演播室系统视频的合成主要依靠抠像技术，抠像方式可以对摄像 机所拍摄下来的景物和人物进行抠像处理，在处理之后，将其和计算机的虚拟场 景结合为完整的画面。应注意的是，通过计算机制作的虚拟场景和每个像素都有 一个景深的数值，此数值主要的作用是提供参数以实现控制切换台，最终完成将 真实人物在虚拟场景中的位置变换，从而实现将前景和背景融合的目的。
2.虚拟演播室在电视节目制作中的应用 2.1建模及红外检测 在虚拟演播室的系统模型和动画需要保持运动状态时，就应该建立一 套具有基本规范的建模，值得注意的是，要尽可能避免复杂的建造模型；
在转化 灯光参数时，通过特定软件可以实现相应操作；
通过遮罩效果强化虚拟系统的逼 真性。在实际应用时，常常会应用到主持人从虚拟前景的后面走到其前面，使前 景变成背景的情况，这就要求在处理画面时，人为控制遮罩的开关。这里，主持 人和导播台之间的配合就显得极为重要，为了避免穿帮，这样的镜头一般都要事 先彩排好，主持人和导播台都要精确掌握时间[3]。
但如果能够对红外检测技术加以熟练应用，就能够对被检测物的实时纵向位置进行确定，也就是说，在演播室中拍摄前景处于背景之中的位置深度， 以避免穿帮，具体的操作技巧如下：其一，在演播室上方固定2-4个红外线摄像 机，以它们作为接收装置；
其二，通过运用红外发射装置对演播室进行测量；
其 三，绘制好演播主体活动范围的网格图。这样一来，就可以将物体位置准确地在 網格图中表示出来，然后将数据传输至工作站，计算模型中物体的真实深度和准 确三维位置，深度键的概念也由此而来。
在虚拟实景系统的红外线检测中，深度键的概念产生了，它能够使虚 拟背景中的主持人始终保持在正确的位置上，摄像机无论从哪个角度拍摄都不会 造成穿帮。深度键对于主持人、实物和虚拟物之间都会形成相互之间的动态阻挡， 这些现象是正常的。这样一来，主持人从虚拟实景的后面走出并走到虚拟实景的 前面，就不用再通过人为的方式开关键罩，系统会通过自动使用深度键对演播室 中虚拟景物和主持人之间的前后关系进行确定，做到真正逼真的遮挡效果，被遮 挡的画面也会自动形成，确保节目不会穿帮。
2.2设计虚拟人物 目前，很多电视节目中都出现了虚拟人物。在应用虚拟技术时，只需 要将传感器安装在真人各重要部位（以关节为主），然后将得到的数据传输至工 作站，就能够对虚拟动画人物进行控制，动画人物就能够完全模仿表演者的各种 动作。即使在演播室同时出现了真人和虚拟动画人物，他们之间也可以实现位置 调换和交流，这一点在传统演播室中当然是无法实现的。虚拟演播室可以通过虚 拟人物的方式为电视节目带来神秘感，使得节目效果得以显著加强。
2.3虚拟影子 虚拟演播室能够将光和影仿真展现出来，这是三维技术所独具的逼真 性。以此在制作电视节目时，就应该引用虚拟演播室系统建模，重视光效的方向， 应同现实保持一致[4]。但是在演播室内，灯光的亮度一般都比较大，这样会增 加色键抠像的难度，于是前景主持人的影子就很难在合成后的图像中保持和背景 物体的吻合性。同时，当演播室采用网格识别法时，采用抠像的方法就不能获得 虚拟影子。所以需要增加一些必要的设备，例如虚拟影子机等。
3.虚拟演播室在电视节目制作中的优势 3.1创意自由虚拟演播室可以产生几乎不受任何限制的三维画面，只要这些画面契 合节目主旨，创作人员就可以充分发挥想象，自由发挥，决定场景的大小、材料、 布局、动画效果等，这种场景将不会受到空间、时间等各种因素的限制。
3.2降低节目成本 每个电视台都有大量的节目，类型也十分丰富，由于不同节目具有不 同的场景要求，而演播室的场景又必须结合节目的内容设定，因此如果所有的节 目都单独设立演播室，那么就显得极为浪费。而如果实现了虚拟演播室，就只需 要一个演播室即可，只需要變化场景，连搭建、拆卸工作都不需要。
3.3方便升级 虚拟演播室是基于计算机技术的，而计算机技术的硬件和软件都是在 不断升级的，因此虚拟演播室也可以根据需求随时更新，而计算机无论是硬件更 新还是软件更新，都是非常方便的。
3.4解决失真问题 当采用了同步跟踪技术后，虚拟演播室的摄像机运动参数就可以转变 成电信号，通过计算机进行运算，就可以随时调整虚拟场景的各项参数，实时生 成和前景联动的背景信号。
5.结束语 虚拟演播室系统为新时期电视节目的制作提供了广阔的创作空间，对 于丰富电视节目并节省费用方面的贡献非常明显，同时也对有关节目制作人员的 创造力提出了更高要求。