虚拟演播室的应用技术（共9篇）
虚拟演播室的应用技术 篇1
0 引言
早在10多年前, 湖南广播电视台就购买了当时世界上领先的ORAD虚拟演播室系统, 使用至今, 积累了丰富的经验。之后又选购了新奥特等国有品牌。根据此次高清改造方案, 本台在去年选购了Vizrt高清虚拟演播室系统, 通过系统搭建和改造, 浅析虚拟演播室的实践技术。
1 虚拟演播室跟踪方式介绍
基于抠像技术发展而来的虚拟演播室技术, 其核心技术就是摄像机的跟踪定位, 目前已有的跟踪定位方式有红外、网格、传感器、超声波、辅助摄像机等。由于超声波和辅助摄像机的应用成本较高, 使用条件相对复杂, 目前国内少有使用, 使用较多的是机械传感器定位方式和图像识别的红外、网格定位方式。几种方法对比如下:
1) 网格跟踪作为典型的图像识别跟踪技术, 是最便宜、最简单的跟踪方式。网格跟踪优点是容易使用, 硬件成本低廉, 缺点是受灯光的影响比较大, 必须把网格全部打亮, 受限制比较多。比如, 网格必须是平面, 不能贴到拐角和弧形位置;镜头不能大角度脱离网格;不能推特写, 如果镜头内网格数量少于4个, 则会造成定位错误等。
2) 红外摄像头+网格的跟踪, 此种跟踪的优势是相对廉价但又可以实现摄像机的有限移动。红外摄像头通过识别摄像机上发射器的信号, 经过两点相交确定摄像机在平面内的位置, 再结合网格确定摄像机在演播室的空间位置。其限制在于演播室的灯光必需为冷光源, 避免光热度对红外接收的干扰, 同时也要合理安排演播室灯光位置, 避免在摄像机移动中挡住摄像头的接收, 造成定位错误。此种方式对于摄像机的运动造成相对拘谨的约束, 使用中有一定的局限性。
3) 全红外跟踪是最有技术含量的跟踪方式, 实现最复杂, 算法的技术含量最高。此种跟踪的优势是可以让摄像机在场景中自由移动, 缺点是硬件成本高。
4) 传感器是使用最多、最稳定的跟踪方式, 以前机械传感的缺点在于精度不够, 机械磨损由于各厂商的产品质量不一而有较大差别。另外, 由于跟踪数据的问题, 用机械跟踪方式时不能移动摄像机云台或者脚架, 对拍摄造成一定限制。现在云顿公司和Shotoku公司生产的机械摇臂已经可以实现摄像机的有限移动。
在虚拟场景中使用摇臂, 可以充分发挥出真三维虚拟演播室的空间感, 并让摄像和节目人员得到更多的镜头表现方式。全红外跟踪方式也可以满足需求, 但成本比较高。根据目前虚拟使用的经验, 固定机械云台是使用频率最高也是最稳定的跟踪方式, 所以本台选用2个固定云台配合1个机械摇臂, 既可以很好地解决摄像机的移动问题, 成本又相对较低。
由于Vizrt的主推机械传感跟踪方式, 本台一并购买了Viten250IT升级套件和Shotoku TK-53 LVR机械跟踪摇臂, 使虚拟跟踪更加灵活与稳定。
2 虚拟演播室系统介绍
2.1 虚拟演播室系统的搭建
Vizrt虚拟演播室系统可以根据需求自由搭配, 组建从单机位单通道的迷你虚拟演播室到多机位多通道的大型虚拟演播室。此次采取三机位二通道的方式, 系统连结图如图1所示。
1) 通过在摄像机镜头上安装齿轮, 读取摄像机镜头的focus和zoom的参数, 通过云台升级套件的数据输出, 读取摄像机的俯仰、摇移动作参数, 由数据盒通过RS-422数据线传送至虚拟渲染引擎Viz Engine。
2) 摄像机给出同步信号接入传感盒, 保证传感器跟踪正常。
3) 摄像机拍摄的前景信号通过光纤传回, 接入色键器的前景端口。
4) 渲染引擎通过数据盒信息, 摄像机的各种动作映射到虚拟场景中, 形成相应的变化, 使之前景和背景的运动状态保持一致。
5) 色键器将摄像机前景经过扣除绿色背景, 设置前景2~3帧的视频延时, 与虚拟渲染引擎输出的虚拟背景叠加, 以使虚拟背景和实际前景达到无缝合成。
6) 最终色键器针对每个机位, 分别合成1路信号送给切换台, 供切换台直接选择切换。
7) 切换台在提供各机位预览画面同时, 还需要提供外接视频信号分别送给各个渲染引擎, 以提供场景制作中的视频开窗信号。
8) 局域网连接虚拟控制机, 由控制机操作虚拟视频窗的动作, 实现主持人的现场连线、访谈讲解等互动效果, 同时还可以对虚拟场景中各元素的动画进行实时控制。
2.2 虚拟演播室的操作流程
系统搭建完成后, 对于操作人员有一定的要求, 曾经很多电视台表示过关于虚拟演播室的操作制作复杂而造成虚拟演播室应用的阻力。其实从设计制作到设备调试, 通过规范流程, 一方面达到事半功倍的效果, 另一方面也能更轻松地发挥虚拟演播室技术。根据实际需求, 设定流程如下:
1) 首先节目组根据节目需求, 提出方案, 由设计师参与讨论, 形成设计思路, 共同完成设计草案。
2) 针对需求, 分析场景实现效果的可行性, 选择需要的机位和镜头, 比如摇臂还是固定机位, 广角还是普通变焦等;安排实际摄像机安放位置, 以期达到最好效果。
3) 根据方案开始设计制作虚拟场景, 定期与节目组沟通, 协调修改, 达到满意效果, 即可进入彩排阶段。
4) 通过实际带机效果测试, 进一步修改场景细节, 与节目导演共同分析讨论, 将出现的问题一一解决, 最后得出最终的设计方案。
5) 最后在虚拟控制机上做好各操作动作的开关, 最大程度简化节目实施过程中的实时控制, 使虚拟使用环节更加清楚灵活。
2.3 虚拟演播室的实际效果
此外, Vizrt虚拟渲染可以和Vizrt其他软件产品进行无缝整合。支持在一个虚拟的场景中, 利用内建的数字可视化工具, 制作非常美观的三维实时虚拟图形, 作为主持人的前景或后景, 这些三维实时虚拟图形也完全可以由主持人控制 (如GPI触发) 来进行互动讲解, 所有实时虚拟图形的属性 (长度、颜色、大小、旋转、角度) 都是可以在直播中被控制, 进行实时渲染在直播中播出。这一特点在系统使用中立刻得到了发挥。本次为了庆祝建党90周年而作的特别节目《那年七月》, 在虚拟场景中加入了柱状图、饼状图、字幕诗词等元素, 根据节目要求, 实时触发播出, 结合2个虚拟场景切换的效果, 使主持人在大约10 m2的绿箱中, 演绎了在黄昏般大平原上, 评析历史人物长廊画卷的故事。一套虚拟演播室系统, 完成了虚拟、在线包装、字幕等多设备的功能, 不但节约成本, 而且使节目效果更加灵活丰富。效果图如图2所示。
3 小结
虚拟演播室性能的发展还在不断更新, 本台对虚拟的使用也越来越大, 需求的花样也是推陈出新。随着计算机技术的不断提高, 虚拟现实技术的媒体应用将会更加丰富多样, 效果将会不断出奇, 这在虚拟技术的使用发挥上不断提出新的要求, 节目的创意需要突破现有思维, 无限开展想象。技术人员需要更加了解熟悉设备, 紧跟科技步伐, 探索开发新的功能, 共同铸造新媒体高科技艺术与技术的完美结合。
摘要：随着虚拟演播室发展至今, 虚拟技术的实践应用已经越来越多样化, 从基于蓝箱的无限空间虚拟, 到真实场景中的虚拟广告植入, 虚拟现实的效果在不断推陈出新, 丰富着媒体舞台。总结了多年虚拟演播室技术应用经验, 通过对比分析, 从选型、系统构架、分析原理、操作流程、扩展应用实例等方面, 详细分析了Vizrt虚拟演播室系统的技术和应用情况。
关键词：虚拟演播室,跟踪,色键,在线包装
虚拟演播室的应用技术 篇2
关键词 虚拟演播室；影视艺术；教学研究
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2010)36-0110-02
Application of Virtual Studio in Video Art Teaching//Zhang Xiaoliang
Abstract Virtual studio technology has been to the practical application stage from the leading research, through detailed introduction of popular virtual studio system, the paper expounds the applications of technology in teaching video art and discusses the educational methods to the virtual studio approach in video arts teaching.
Key words virtual studio; video art; research of teaching
Author’s address Zhejiang University of Media and Communications, Hangzhou, China 310018
虚拟演播室系统是传统色键技术与计算机图像处理技术、跟踪技术发展起来的电视节目制作技术。虚拟演播室技术发展迅速，具有较高的性价比、较为稳定的性能、灵活多变的制作理念、能够摆脱传统空间环境与真实物体约束的特点，广泛应用在新闻、访谈、少儿、体育等众多节目类型，吸引了中小电视台、影视制作中心、高校教育中心等部门对虚拟演播室的需求。随着计算机图形处理平台、传感跟踪技术和场景设计技术的进一步发展，系统的性价比得到的较大的提高。产品格局也由先前国外厂商独占鳌头发展到目前国内外厂商齐头并进。虚拟演播室应用也将由专业的用户普及到各大高校及教育机构。
1 常用虚拟演播室系统
根据工作原理的不同，虚拟演播室可以分为二维系统与三维系统。二维系统通常以一幅或一组平面图片为背景。根据摄像机运动参数对整幅背景图片进行相应放大、缩小以及移动等处理[1]。而三维系统通过图形平台运行三维场景，根据摄像机运动参数变化实时地对三维填充、渲染。场景中各物体间位置与景深关系都有所变化，能较好地模拟实物场景。常用的国内外虚拟演播室系统有以下2种。
1.1 Orad公司的ProSet虚拟演播室系统
ProSet提供了强大的数据导入功能，能直接导入3D Studio Max或Maya软件制作的所有物体、贴图、动画。通过Orad的HDVG图像渲染平台进行渲染，保证了复杂场景也能实时渲染，支持8个场景的抗锯齿处理。ProSet可以采用网格跟踪系统、物理传感器跟踪系统、红外跟踪系统中的任何一种跟踪系统，保证真实物体和虚拟世界视角的同步。另外，它还支持12路标清或6路高清视频信号的混合插入。
1.2 新奥特公司NASET 3D虚拟演播室系统
NASET系统采用灵活的通道化系统架构，可以一个摄像机对应一个设备通道，相应的设备通道是最终合成的视频信号；也可以多个摄像机机位共用一个设备通道；支持四点定位算法，迅速确定摄像机初始位置；实现基于故事板的播出方式，可以将多个场景、动画、遮挡、视频窗口放在时间轨上进行自由编辑，在节目制作中可以方便地在场景和各种特技效果间切换。
2 虚拟演播室优势领域
在虚拟技术出现之前，学习主要有2种方式：一是通过实践进行直接的学习；二是利用书本、课堂进行讲解的间接的学习[2]。影视艺术教育中实践环节占较重的地位，而相应的教学方式与教学设备并不能满足教学的需要。
传统演播室，对播音主持、表演、节目现场制作等影视艺术类专业来讲是重要实践基地。场景搭建总是受空间、场地、财力、物力、预算等众多因素影响。而更换新场景时拆与建都需要花额外费用，工作周期也比较长，为完全符合专业教学要求花费更高的成本。另一方面，目前广播电视发展趋向于提高演播室的综合使用效率，使其适用于各种类型节目如新闻、专题栏目甚至情景剧，相对传统演播室这是不可能完成的任务。各专业学生只能通过有限的视频、图像资料来了解与认识，而没有亲身体会参与实践的机会。
教育信息化的发展趋势是走向虚拟化和智能化[2]。虚拟演播室合理使用能拓宽影视艺术专业教育范围，强化影视艺术专业教育的深度，提高影视艺术专业实践能力。
2.1 突破空间、环境限制
播音主持专业教学，需要让学生学习各种类型节目的播音与主持，而完成这一教学任务就需要构筑相应主题的演播室或者相对应的环境。虚拟演播室能通过三维图形图像构建出所需要的教学场景。这些场景包括现实环境中存在的或者不存的。如达不到教学要求，还可以根据需要不断进行修改，以便于达到最终需要的效果。比如模拟做一档南极的节目，需置身于冰屋中，这在现实教学中是不可能完成的。通过虚拟场景重建，很方便地完成。相似的应用，学生可以在虚拟演播室中得到体会与锻炼。
2.2 高度沉浸，实现多方互动
影视艺术表演等专业需要进行舞蹈、歌剧等形式的编排，需要更懂得体会、感觉场景所蕴含的内涵，虚拟场景加上给实物布光、添加光效，基本能达到身临其境的境界，使表演者能更全心全意地投入模拟环境中。除了场景内以小组形式多人表演的太极、探戈，还可以通过学生与学生、学生与场景之间的互动，完整地表现一个主题，如漫画、卡通为主题背景的情景剧。
3 虚拟演播室在影视艺术教学中的应用与教学方法
3.1 拓宽影视艺术专业教学应用平台
演播室在播音主持、表演等教学中作为一个实践的场所，更多的是提高学生的感知能力、镜头的感觉。而虚拟演播室更强化各种场景的应用体会。目前形式多样的节目类型，可以选择合适的场景来让学生体会不同环境下的学习要求，满足教学需要。
虚拟演播室作为广播电视技术应用的一个趋势，对系统应用方面的人才有很大的需求。而虚拟演播室应用的核心是电子场景的设计与制作。目前数字媒体等多个专业开设三维课，可以开展专门针对虚拟演播室场景设计的实验教学。虚拟演播室提供的蓝箱、灯光、摄像机位置与角度都是可以实测的，实测数据之后可以让学生自主查找资料（包括照片、平立面图），再根据资料构建模型，处理照片资料，制作真实纹理贴图，然后将设计出来的场景导入虚拟演播室系统的图形工作站中，进行系统总调。相关场景可以供播音主持等专业实验教学或者制作毕业包装带使用，而制作效果可由使用的师生来反馈，根据需要提出相应的修改。这样学生不仅提高对虚拟演播室的认识，并且更加能够体会到虚拟演播室场景设计的意图，最终实现虚拟演播室平台在多个专业教学中的高效应用。
3.2 改进影视艺术专业的教学方法，提高教学应用价值
虚拟演播室通过场景上，可以改变教师机械讲授和学生被动学习的教学局面，积极倡导学生的主动探究和自主学习。由抽象教学变直观教学，使得教学更精彩有趣，例如：播音主持等面向演播室应用的专业的教师可以根据主流电视发展的趋势，对现有课程教学内容进行修改与补充；电视节目制作或数字媒体专业以虚拟演播室为教学载体，全面展开系统应用教学。
4 总结
虚拟演播室技术实现了场景不受时间与空间限制等特色功能，虚拟演播室技术在影视艺术教学中的应用一方面提高了学生学习的积极性，另一方面为教育技术工作者把先进的教育思想整合到目前的教育教学实践中开拓了新思路，为创建基于虚拟演播室技术的崭新的教育平台奠定基础。
参考文献
[1]Moshkovitz M.虚拟演播室技术[M].北京:清华大学出版社,2005
虚拟演播室的发展与应用 篇3
一、虚拟演播室技术的概述
(一) 什么是虚拟演播室
虚拟演播室是近年发展起来的一种独特的电视节目制作技术。它的实质是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成, 使人物与虚拟背景能够同步变化, 从而实现两者天衣无缝的融合, 从而获得完美的合成画面[1]。一般虚拟演播室系统的组成框图如图1所示。
(二) 虚拟演播室基本工作原理
虚拟演播室基本原理是把摄像机拍摄到的蓝幕为背景的视频图像作为前景画面, 用一台超实时的图形计算机中的三维动画图形作为虚拟背景, 通过跟踪器把真实演员及实物与摄像机之间的位置及透视信息送给图形计算机, 然后图形计算机根据摄像机运动参数生成合适的虚拟背景画面和遮挡画面, 前景图像经延时后, 与虚拟场景以相同的时码工作, 再通过Z轴深度键技术把前景的真实演员与虚拟的背景合成为一个视频图像。使真实演员与虚拟场景形成正确的透视关系。当摄像机在推拉、摇移、俯抑拍摄时, 虚拟的背景画面和前景画面都会随之而相应的变化。从而虚拟出真实的演员置身于“真实”场景中的画面效果。
二、虚拟演播室的关键技术
(一) 红外检测技术
红外线检测是确定被检测物体的纵向位置, 即在演播室中被拍摄的前景位于背景内的深度。首先, 在演播室上方固定二至四个红外线摄像机, 作为红外线接收装置。然后, 用红外发射装置对演播室进行测量, 最后绘制出活动范围的网格图。这样当演播室中的移动物体配带上红外线发射装置, 其红外线被红外线摄像机摄取, 通过计算机识别和计算出该物体在网格中的位置, 将数据传输到工作站, 根据背景与物体纵向数据自动计算出移动物体在模型中所处的位置及深度。
(二) 虚影制作技术
虚影机是制作虚影的技术工具, 它的做法是在演播室上方架设一台摄像机, 只拍摄主持人在蓝箱内的画面, 通过色键器抠像获得键信号, 用这个键信号来模拟主持人的影子。最后再把这个影子与虚拟图像进行合成。实际上可把这台摄像机理解为光源, 投射主持人到地上的影子和通过色键器抠像获得的键信号是相同的。这种方法的好处在于不受客观条件限制, 而且可以灵活调整影子的方向。
(三) 自动反馈/标志系统
有时主持人或表演者在虚拟布景中活动时, 很容易从虚拟物体中穿过。为避免这种穿帮现象表演者要看着反送监视器, 或者在地板上画行走路线。由于虚拟系统都有视频延时, 所以并不能从根本上解决表演不自然的问题, 另外也容易污染蓝箱的地板, 造成抠像的困难。于是有了自动反馈/标志系统。在演播室地板上投影静止和运动的虚拟物体。让表演者知道所有虚拟物体在每一时间内位于何处。但是投影会对主持人自己的影子产生干扰, 所以这种技术在实际应用中也不多见。
(四) 虚拟异地采访
如果使用两台色键抠像器, 就可以实现虚拟异地采访。这种方法是利用从外地传来的信号, 被采访者在蓝色幕布前, 信号先经过一次抠像再进入虚拟演播系统。通过插入的视频可将被采访者与演播室中的播音员实时结合在一个虚拟背景中, 两个人物可以面对面地交谈和表演, 对观众来讲就好像真的把被采访者请到了演播室中一样。
(五) 虚拟人物表演
计算机技术的高速发展使得实时人物动画表演成为可能。在真人身上各重要关节处装传感器, 传感器的各组数据传到工作站中用于控制已制成的虚拟动画人物的关节活动, 使它完全实时地模仿表演者的动作。虚拟动画人物与真人能同时出现在同一个虚拟背景中, 并相互配合, 互换位置和交谈。这在已往的演播室制作过程中是无法想象的, 也会给节目带来新奇感和神秘感, 从而最大程度地娱乐观众。
三、虚拟演播室系统的类型
目前, 在电视节目制作中根据生成背景图像的维度不同, 可以把虚拟演播室划分为:二维虚拟演播室、二维半虚拟演播室和真三维虚拟演播室。
(一) 二维虚拟演播室系统
二维虚拟演播室系统生成的虚拟场景为二维图像, 这类系统的价位较低, 背景生成装置一般采用图像处理器, 摄像机无需移动, 进行拍摄时, 受相应镜头运动参数的控制, 图像处理器会产生相应变化的图像与拍摄的前景合成[2]。
(二) 二维半虚拟演播室系统
二维半虚拟演播室系统生成的背景图像的维度为三维, 但却又不同于三维虚拟演播室系统, 它的虚拟场景必须事先在3D MAX等三维动画编辑软件里设计制作成三维模型场景, 将制作好的三维模型场景进行渲染, 制作成特别大的高图像质量的图片, 这样可以保证镜头在推拉、俯仰、平摇过程中视频画面不会超出虚拟场景画面。这类系统是事先生成场景, 采用贴图的方式实现前景和背景的合成, 因此在场景设计时可以不受约束, 尽情发挥。
(三) 三维虚拟演播室系统
三维虚拟演播室系统的价位比较高, 属于高档次的虚拟演播室系统, 可以创建全三维的虚拟场景。三维虚拟演播室系统的摄像机能够在场景中自由运动, 系统实时地读取3D MAX, Maya或Softimage 3D等国际通用的建模软件设计好的场景模型, 这是三维虚拟演播室系统和二维半虚拟演播室系统最主要的区别。
四、虚拟演播室技术的应用
(一) 应用途径及方法
1. 提出详细制作方案
将导演思路制作成详细的“剧本”。所谓详细, 是指具体到每个画面要素怎么动, 主持人的位置怎么变化, 前景要怎么处理, 是否有虚拟场景的特写镜头等, 因为镜头推进, 意味着电脑生成的图像放大。这就必须要求事先生成的图像尺寸大到足够镜头推进也不至于产生虚拟背景像素变粗的现象。虚拟演播室的运作的这种特殊性, 要求导演必须就每个镜头细节与电脑动画场景的制作人员事先沟通, 使负责实施剧本方案的制作人员能充分理解导演的意图, 将三维场景提前做好[3]。
2. 用计算机创建虚拟三维演播室
动画制作是随着计算机图形图像学的发展应运而生的一门专业学科, 随着影视及广告业的发展, 它的作用日益重要。动画制作直接影响着节目制作的质量。事实上, 虚拟演播室已为传统的电视节目制作人员提出了一个新的课题:如何利用计算机这种现代科学技术来丰富传统的制作手段。虚拟演播室就是一个计算机图像产生与合成系统, 是通过计算机处理将真实演播室图像化、数字化, 在制作手段上突破了传统制作手段的束缚, 使演播室不再受到时间和空间的约束。
3. 动画制作人员与导演的配合
动画制作人员的职责是预先完成节目中所需的电脑三维场景, 包括场景中用到的所有贴图。创作三维场景及贴图的主要软件有3D MAX和Photoshop等。这些软件中做好的模型和贴图需要经过图像格式的转换, 再存入虚拟演播室系统的专用目录下, 然后才能从虚拟演播室软件环境中读出。大量的矢量数据经过生成后产生标准的位图, 作为虚拟环境要么直接存入图形发生器中使用, 要么贴在简单的几个矢量模型上。由于复杂的场景已预先在其它软件中制作完成, 节省了大量运算时间, 所以虚拟演播室可以实现实时演播效果。
4. 虚拟演播室导控
与传统演播室相比, 主持人或演员所处的现场已不再是五光十色的舞台, 取而代之的是一个全部涂成蓝色的空间。摄像师通过监视器看到画面的效果, 导演则坐在电脑终端前与演播室软件的具体操作者来共同控制整个节目。如果画面“穿帮”, 虚拟演播室软件将能根据需要自制出虚拟蓝色背景, 以避免画面“出位”, 虚拟演播室系统是一个计算机图像合成系统, 其控制中心是虚拟演播室的系统软件, 它也是虚拟演播室节目制作的“导控台”。
(二) 虚拟演播室的主要应用范围
虚拟演播室技术为电视节目制作带来了一场革命, 它的应用范围正在逐步扩展, 在国内外, 它主要有如下几方面应用[4]:
1. 电视台
(1) 动感片头
随着多媒体特技动画制作技术的成熟和运用, 电视节目的片头制作也呈现出多姿多彩的景象。借助虚拟演播室技术可以实现其它技术难以完成的特技, 如物体可以不顾重力原理儿悬浮在空间、一个物体可以从另一物体中往上升、视频图像可以在任一平面上显示出来, 场景可由动态物质构成、分子大小的物体能立即变成巨大的物体、以数据为基础的所有信息可作为一层视频信号实时地进入演播室等。制作人员可以充分发挥艺术想象力, 在有限的空间里实现无限的创意, 使节目一开始就能吸引观众的视线。
(2) 虚拟事物
电视节目所表现的对象大至宇宙, 小至细胞, 远至天体的形成、人类的起源, 近至眼前发展变化的客观世界, 尽管现在已有多种特殊摄像表现手段, 但还不能完全适应所要表达的内容。例如:要表达天体的运行和结构, 史前生物的生活情况, 剖析看不见、摸不着、拍不到的景象, 利用虚拟手段就能将它们形象地表达出来。
(3) 虚拟出席
要采访某位专家学者, 最佳方法就是把被访者请到演播室, 有了虚拟演播室系统后, 即使被访问者不能亲临演播室, 也可以得到同样的效果, 利用从外地传来的被采访者在蓝色幕布前的信号, 先经过一次抠像再进入虚拟演播系统, 通过插入的视频可将被采访者与演播室中的主持人实时结合在一个虚拟背景中, 主持人与被访者就可以进行面对面的交谈和表演。
(4) 移动场景
移动场景是一种具有特殊功能的系统, 它可将视频及动画插入到室内和室外的节目中, 这里使用的是一块绘有格子图案的小型面板, 拍摄节目时将它放置在需要插入视频或动画的场景位置上, 摄像机可以从任何角度拍摄, 得到的格子图案信息可控制生成与面板透视关系一致的视频或动画, 最后色键合成后, 在相应于面板的地方就会出现视频或动画, 而且透视关系与面板完全一致。
(5) 虚拟环境合成
制作节目时不需要实地拍摄, 只要有相关的外景素材即可, 制作中利用软件能方便地实现各种情景的转换, 而且能产生具有真实外景中拍摄的效果。
2. 学校
学校经费有限, 不可能像电视台那样, 不同节目都投资不同的背景装潢。虚拟演播室可利用一张数码相片即可做简易虚拟背景, 省去了不必要的投资, 而且更换背景快速容易。学校的虚拟演播室可用于如下几个方面[5]:
(1) 教育教学中的应用
虚拟演播室技术为教育教学提供了丰富的创作手段, 使教学内容可以更加真实、贴近、直观的呈现, 虚拟演播室应用于场景的制作、场景的设计, 可以随教学形式或课程内容而变化。
(2) 校园电台及校园主题讨论, 来宾访谈等节目
用虚拟演播室能制作出与专业电视台相同水平的电视节目, 能很好地宣传学校, 专业的制作校园新闻, 传播校园文化。学校一般会有许多报告会, 特别是那些知名教授、学者的报告, 意义非凡。在虚拟演播室制作来宾访谈, 结合主题图片、影片作为背景, 可以增强临场感和说服力。
(3) 在远程教育中的应用
虚拟演播室技术还可更好地运用在远程教学中, 虚拟出席可将远地演播室中专家的实况视频与本地演播室中教师的场景视频实时地结合在一个虚拟场景中, 两人可以在虚拟场景中进行交谈、演示, 学生察觉不到他们是身处异地, 能增强现场感与参与感。
目前整个虚拟现实技术正处于一个早期和初步的形式。它的发展与50年代的空间计划和70年代的微型计算机相似。现在我们才刚刚看到虚拟现实的潜力。虚拟演播室是虚拟现实技术的应用, 因此, 虚拟演播室也同样处于自己的发展初期。它目前还存在着技术方面的不成熟和应用方面的局限性。随着计算机技术的发展和计算机三维图像软件的开发, 虚拟电视节目制作会更加成熟完善。虚拟演播室与真实演播室混合发展是未来的发展趋势, 它会使电视节目达到最佳的视觉效果, 为电视节目制作拓展更大的空间。
参考文献
[1]邱晨鹰, 邓军.虚拟演播室系统及其技术发展浅析[J].职教论坛, 2005, (26) .
[2]王卫军, 杨晓宏.虚拟演播室在电视教材制作中的应用[J].电化教育研究, 2004, (2) :48-50.
[3]吴鹏英, 杨英慧, 耿立新.浅谈虚拟演播室技术[J].实验技术与管理, 2005, (07) .
[4]李蓉, 赵刚, 陈迪.虚拟演播室的教育应用[J].教育信息化, 2006, (7) :61-63.
虚拟演播室的应用技术 篇4
關键词：全媒体交互式虚拟演播技术；应用；发展
电视媒体行业的快速发展，离不开互联网技术的进步，每一次互联网技术的飞跃都会伴随着一次电视产业的变革。互联网技术特有的传播功能，对电视产业无疑是带来了巨大的冲击和挑战，电视节目的表现形式正在适应观众的审美与精神需求，其全媒体交互式虚拟的特性不断被挖掘，并且已经成为现今电视节目的主打形式。
一、全媒体交互式虚拟演播技术的应用现状
对比以往电视节目直播或录播的演播环境，我们从各大卫视新闻、综艺或娱乐等节目的播出形式上可以看到当今电视节目的转型，传统节目不再被推崇。看过2015年的春节联欢晚会的人大都会赞叹舞台的壮美华丽，各种屏幕背景的流光溢彩，艺术画面的唯美，花开花落的诗情画意，灯光绚烂下的丰富多彩，连观众席都布满了节目的氛围，场内固然是云里雾里极为华丽，但是参与春晚制作的技术人员，或是去观摩过大型演播节目录制的导播间的人都知道幕后团队人员的庞大性，技术岗位的要求人员越来越多，分工也是越来越明确、细化，以前的重要工种——导播，或许是1个人就可以搞定节目的整个切换流程，而如今，导播除了要有总导播顾全整个节目画面的流程及切换，下面还要细化分为技术导播：专门负责摄像机机位的切换，另外还要多增加一个或者几个的在线包装的工位，负责节目的字幕条、虚拟物件的播出与停止，摄像机工位也会多出一个场外云台控制的虚拟摄像师等等，节目元素越是华丽丰富，效果极具吸人的眼球，则工程量，人均量、技术量就越是浩大。春晚的舞台作为一个复合多元化的“全媒体交互式演播室”互动平台，令人耳目一新的不单单是舞台的华丽，更重要的是它实现了一个大型的交互平台，实现了全国13亿人的全体互动，这个互动是介于腾讯公司推出的App软件平台——“微信抢红包”，节目中虚拟卡通动画人物“羊羊”与主持人撒贝宁现场发红包，与全国观众进行现场互动，这就是一种演播现场信息与场外观众互动的一个“全媒体交互式演播”技术的实现过程。
二、全媒体交互式演播的概念
顾名思义，全媒体交互式演播技术可以理解为，现今所有的视音频信息，包括广播、电视、纸媒、网络等信息通过一种艺术性的创作播出平台，实现综合信息发布过程中，形成了一个庞大的互动群体，这个群体的所有互动信息，能够经过实时采集，内容审核，输入到一个演播环境当中，在这个演播环境内由主持人表演和演绎，将这些信息有效地传达给观众，并且在主持人的表演过程中可以与电视观众、现场嘉宾、屏幕背景等其它设备进行实时互动，这样就形成了一个整体的全媒体交互式演播的概念。
三、全媒体交互式虚拟演播技术的发展策略
（一）创新节目形态与视觉艺术的管理
电视节目形态是节目内容与节目形式的一种复杂综合性的表现，电视节目形态上的创新是电视观念化、手段综合化的体现。新的技术能够让节目形态出现更多的创新，包括多媒体技术、虚拟现实技术、数字交互技术、全媒体汇聚整合技术等都是内容汇聚的技术，而电视行业需要做的是如何把广泛海量的内容整合、审核、处理，为电视节目的内容本身服务，从而实现更多新的节目形态。电视节目的包装技术与节目主持人同样也是为节目形态的创新而服务的，现今新型的节目主持人不光要有基本的主持技术能力，还要具有很好的表演能力，包括主持人语气的变化、节奏的控制，情绪的表现都会对节目的形态有一定的影响或推动，因为主持人是观众的代表，代表电视机前的观众对新闻观点的评论。在电视节目烦人视觉艺术体系上，可以将电视工程分为两部分：视音频集成与艺术集成。同时影响电视画面艺术的有6个方面：舞美、灯光、摄像、主持人造型、视频、包装，这6个元素恰好构成了一个“艺术集成”。而现在大多电视台都会把这个6个方面孤立起来，做舞台美术设计的就是独立的舞台美术设计，灯光师就是独立的灯光师，栏目包装同样也是独立起来的单独包装。电视节目制作应该是一个统一的整体，就像要制作一个产品，要有一个产品的制作的统一的流程，有创意、设计方案、制作过程、最终成品等，所有的集合元素都要有一个统一的原则和规划，就像一部电影的制作过程一样，只有经过统一的管理融合才能够达到节目所要的形式效果和传播意义。
（二）实现人才“融合跨界”
现在电视台、电视媒体行业都普遍最缺的是一种新型人才——“跨界人才”，这也是各大电视台的技术人员以及将要从事电视行业参加各种交流培训的原因之一，新型的设备技术一旦从国外引进国内，就会掀起一股培训的风潮，这领域的工作人员不光要了解电视节目制作的整个流程，还有能精通一个以上工种岗位上的专业知识，这就是我们所说的“复合型人才”。“跨界人才”已成为电视行业的一种需求，主持人、灯光师、摄像师等电视节目制作的各个岗位，都要相对性的学习了解相连的专业知识，如灯光师是为摄像服务的，摄像是为导演服务的，导演的需求与主持人的表现又息息相关，而主持人的表现正是节目所需要的形式效果，当然灯光师也是主持人的造型师，如果一个摄像对灯光、造型知识都能够融合跨界了解，这样电视节目最终会实现更加完美的效果。
（三）电视节目传达的多维化可视化
作为观众来讲，每位观众都有自己独特的方式来选择自己接受信息的途径，网络也好，电视报刊也好，在各种各样的信息充斥在我们生活周围的同时，信息变得越来越过于抽象，人们接受信息的思维也会有所选择，再加上社会信息量越来越多，信息的抽象性就变得越来越复杂，于是，大众群体的想法开始倾向于看到简洁、愉快、具象的信息，这就需要电视节目制作人员将实实在在的信息经过艺术性的可视化处理变为简单明了的信息。电视节目信息的设计、总结、概括以及演播的过程，是需要一个可视化的艺术处理的，这样的电视节目，观众才会主动去选择观看，这也是电视行业未来的发展趋势。
（四）电视节目制作的艺术化
对于一个节目制作的本身来讲，各种节目内容视觉化传达的实现，最主要的目的还是为了让观众充分的理解节目所要传递的信息。在过去的电视节目中，主持人表演、镜头运动以及节目形式是通过连线或者是画面切换来达到信息传播逐渐递进的关系，这种递进关系固定而老套的思维已经难以驾驭观众对信息的价值需求了，从各大电视台新闻、娱乐、综艺节目的改版趋势可以看出，电视节目制作的艺术化必定成为电视行业发展局势，要艺术化，就要从电视节目内容本身的创新形式改变，来增加节目内容传达的丰富性与视觉上的互动。
四、结语
总而言之，全媒体交互式演播技术是为了电视节目的进步而存在的。相关工作人员要利用现代先进的科学技术手段，不断促进全媒体交互式演播技术的发展，使之为电视节目的制作带来更多的可能性、丰富性、生动性、实现行以及多元性，最大程度的促进电视节目的发展，使其在能够满足人们要求的同时，为我国电视产业的发展做出保障。
参考文献：
[1]王志霄，汪香荣，马文策，梅传信.全媒体交互式虚拟演播技术的应用与发展[J].科技传播，2016，02：137-138+171.
[2]陈蕙.全媒体交互式演播室的设计与建设[J].电视技术，2014，02：77-79.
[3]梁劲松. 全媒体交互式演播室智能显控系统设计及应用[J]. 电视技术， 2015， 39（14）：71-75.
虚拟演播室的应用技术 篇5
1广播电视台高清虚拟演播室设计思路
广播电视台高清虚拟演播室的设计思路, 是以虚拟与现实相结合为基础, 并且要同时满足高清实景录制及现场直播这两个方面的功能要求。所以, 接入虚拟演播室的设备, 必须具备常规节目录制、虚拟节目录制及场景植入等各个方面的功能。由于电视台演播室需要满足各种节目的录制要求, 包括访谈类、 新闻类、专题类等, 所以, 录制节目的摄像机必须能满足快速定位、移动拍摄等需要。所以, 在该项目设计初期, 设计人员着重研究了虚拟系统中图形工作站渲染和输出能力, 并且调查了虚拟系统在实际中成功运用的案例。通过调查对比目前市场上各个厂家的摄像定位方式、虚拟场景的布置能力及市场的认可度, 本台最终选择了目前较为先进的Pro-Set高清虚拟演播室系统, 其是一套具有双通道、四机位及各清晰度兼容的真三维虚拟系统。
2广播电视台高清虚拟演播室的特点
2.1主要特点
本台高清虚拟演播室选用的Orad系统, 是以网格跟踪为主、红外线传感及机械传感相辅的新型跟踪系统, 性能领先于现今行业中各种单一跟踪方式的系统;虚拟演播室中, 摄像机可以最大程度自由移动拍摄, 包含肩式摄像机、滑行轨道式摄像机及摇臂式摄像机等多种不同类型, 支持360°无死角拍摄范围, 并且可以快速安装和定位;在某些情况下, 该高清虚拟演播室系统可以作为一个独立系统单独工作, 也可以附属一个大的系统共同工作;在数据连接这一方面, 虚拟演播室系统与外界数据库之间, 相互连接无障碍;具有混合播放并加载多种场景的能力, 支持播放目前市面上所有主流视频格式。
2.2系统类型
第一, 网格传感。网格识别传感, 无需对摄像机进行改装就可以实现, 具有简便、易操作等优点。
第二, 机械传感。机械传感器具有360°范围内感知摄像机各项运行参数的优点, 在很大程度上, 弥补了网格传感在感知范围上的不足。
第三, Cam Track红外跟踪。该系统支持摄像机的自由移动拍摄。在蓝箱左右上端安装红外接收装置, 由这两个红外接收装置, 交叉接收红外线发射装置发射的红外信号, 就可以获得正在移动的摄像机各项运行参数。
第四, 网格跟踪、机械传感、小红外跟踪相互结合, 其中, 以网格传感为主。这种结合三种传感跟踪方式的做法, 其最大优点, 就是大大缩减了录制开始前摄像机的定位时间。
3广播电视台高清虚拟演播室技术的实际应用
在制作三维虚拟场景时, 高清虚拟演播室系统既可以在场景制作软件中完成场景制作, 也可以从外界数据库中直接导入图文模型。其中, 较为常用的场景制作软件是3Designer, 它支持用户自己设计特定的插件, 功能非常全面。
3Designer是基于Windows操作系统的ORAD虚拟演播室场景创作工具, 可以建立无限个图层, 并且可以直接导入其他绘图软件制作的素材, 具有很强的包容性;在粒子特效方面, 3Designer也在行业中具有领先地位, 能轻易模拟出烟雾、大学、彩虹等景象;当制作财经等需要数据实时更新的节目时, 3Designer也可以进行数学运算。
高清虚拟演播室投入使用后, 也出现过摄像机定位不准的问题, 根据长期的总结及探索发现, 出现问题的原因是摄像机的光圈不到位, 或者是室内灯光不均匀。适当微调摄像机光圈, 并调整灯光, 就可以很好地解决这个问题。
4结语
在百平米内的蓝箱当中, 高清虚拟演播室系统为许多节目的录制提供了精美三维场景, 节省了一大笔传统场景布置的开支及人力成本。目前, 高清虚拟演播室系统在实际工作中运行稳定, 制作节目品质优良, 完美实现了设计目标。 但是, 高清虚拟演播室系统的功能还远远没有完全开发出来, 所以, 在今后的日子中, 工作人员应当更进一步发掘高清虚拟演播室的功能, 为广播电视台节目录制创造更为广阔的空间。
摘要：近些年, 随着我国高清电视技术的蓬勃发展, 各广播电视台推出了可以满足高清数字电视发展需求的高清虚拟演播室。对此, 本文主要对广播电视台高清虚拟演播室设计的思路、特点及其在实际中的应用, 进行系统论述。
关键词：广播电视台,演播室,高清虚拟技术
参考文献
[1]顾卫东.如何实现演播室低成本数字化技术改造——南京广播电视台60平方米虚拟及120平方米演播室系统方案介绍[J].现代电视技术, 2007 (1) .
[2]高华, 宋新国, 蒋珽.浅论改善虚拟演播室制作中完美画面的实践——上海广播电视台S5虚拟演播室灯光改造解析[J].现代电视技术, 2012 (7) .
虚拟演播室的应用技术 篇6
关键词：虚拟演播室,vizrt,VSS,实时渲染
虚拟演播室在近些年的电视节目制作中地位越来越重要, 它完美的将计算机制作的虚拟场景与摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化实时合成, 使得背景和人物的三维透视关系完全一致, 同步变化, 不仅打造出逼真、立体感很强的电视演播室效果, 而且节约成本, 缩短节目制作周期, 提高演播室的利用率。
早期的虚拟演播室技术基本都是基于传统二维渲染模式的GFB (Graphic Frame Buffer) 字幕板卡的, 只能处理由计算机生成的字幕图文信息的位图形式。受字幕卡限制, 计算机的三维建模能力无法在字幕系统上发挥出来。三维虚拟演播室应用摄像机跟踪技术、计算机虚拟场景设计、色键技术、灯光技术等, 采用图形或者机械的方法, 获得摄像机的参数, 包括摄像机的X、Y、Z、 (位置参数) Pan、Till、 (云台参数) Zoom、Focus (镜头参数) 由于每一帧虚拟背景只有20ms的绘制时间, 再加上大量的贴图、动态材质、光影特效的工作, 如果全交予CPU来完成, 则CPU的负担超重, 整个系统的实时性将会大打折扣。
Vizrt虚拟演播室 (Viz Virtual Studio) 简称VSS, 无论复杂的二维三维虚拟场景, 还是包括动画或活动视频的互动场景, 都能通过直观易用的设计界面来创建, 它支持主流的摄像跟踪方案和其他为创建虚拟演播室提供抠像的外围设备。
在整合和操作方面, VSS简单易于实现。连接端口Viz IO使演播室配置和校准工具能连接和控制所有的演播室设备, 而通过Viz Content Pilot结合, 我们可以在虚拟演播室里整合图文包装。无论锁定屏幕上的图像还是用摄像机追踪, VSS只用一名工作人员来控制复杂的虚拟场景播出, 还可以通过减半的内部色键器进行预览。由于三维图形加速引擎技术的飞速发展, 尤其是浮点运算、并行运算、高效纹理处理、向量运算方面的出色能力, 使得复杂的三维场景的实时渲染得到了根本性, 而且网络化的配置可提供多种备份方案, 使节目播出得到更多保障。
1 工作原理
摄像机进行绿箱前景信号的拍摄, 通过SDI输出, 经视频延时器后传送到色键器的前景信号输入端。另一方面, 摄像机跟踪器将摄像机推拉聚焦等动作转为传感器信号, 通过RS-422数据线传送给三维渲染引擎Viz Engine, Viz Engine映射到设计好的三维场景中的虚拟摄像机, 转换为相应的摄像机动作, 渲染引擎实时渲染出随镜头运动的三维虚拟场景渲染画面, 并将渲染画面信号通过一路填充信号和一路遮罩信号的方式通过SDI输出, 发送到色键器的背景信号输入端和遮罩信号输入端上。色键器将前景信号绿色去掉, 背景信号填到前景信号, 合成生成最终信号, 送至切换台。同时, 同步信号发生器将同步信号传给视频延时器、跟踪器和色键器, 视频延时器根据设定的延时帧数来同步前景信号和背景信号。虚拟演播室控制端VCP会在节目开始前将所需要的所有场景载入到Viz Engine中, 并通过局域网连接的Viz Engine, 控制场景, 通过对应的可制定的控制模板对场景中的互动物体进行控制。
2 深圳广电集团400m2高清演播室VSS应用
2.1 系统结构
深圳广电集团400m2高清新闻演播室现有多节目应用Vizrt在线包装系统, 包括《正午30分》、《军情直播间》等。该演播室现使用3台Artist设计工作站于美编区, 2台Server服务器, 5台Engine渲染引擎于机房, 3台Trio播控客户端, 1台Ticker播控客户端于播控室。所有的设备均接入千兆以太网络的交换机互相连接, 如图1。
2.2 VSS系统组件
Artist设计工作站 (虚拟演播室的场景设计) 、摄像机 (拍摄主持人, 绿色背景信号) 、摄像机跟踪器和数据采集服务器 (将虚拟演播室摄像机的摇、摆、仰、俯、推、拉、聚焦等等动作信息以数据方式传输给Engine) Engine (根据摄像机跟在信号, 实时渲染Artist中设计好的场景, 配有高清渲染板卡, 支持两路高清信号输入以及高清键信号与高清填充信号输出) 、色键器 (将摄像机的前景信号同三维渲染引擎的背景信号合成渲染输出为最终输出画面) 、切换台 (接收合成好的视频画面提供给导播预览, 切换机位) 、虚拟演播室控制端VCP (用于载入切换场景到Engine, 通过自定义控制模板进行动画, 三维数据, 视频数据接口的控制播放) 、模板存储数据库VCP DB (保存VCP使用的控制模板) , 如图2。
2.3 控制流程
美术编辑人员根据节目的需求效果在Artist设计站设计三维虚拟场景, 同时Artist软件也支持生成带有通道的TGA格式序列图片, 方便直接进Sobey非编网进行新闻节目的后台包装。由技术人员为场景添加互动功能和设置与外部数据的接口, 并在虚拟演播室中, 对摄像机跟踪进行调整, 使之与三维虚拟场景中的摄像机对应起来。
通过审核, 将符合标准的场景导入到Engine渲染引擎中, 节目播出时, 摄像机传感器将跟踪信号传递给渲染引擎进行位置跟踪, 并通过色键器合成画面反馈给监视器, 由导播切换不同机位镜头。
VSS支持外部的接口和命令来触发控制虚拟演播室的虚拟元素, 播控端在VCP中进行场景切换和互动元素的控制, 在需要更新数据的情况下, 链接到外部数据源来更新。
3 结语
Viz Engine使用开放的控制接口, 使得我们方便整合控制软件, 该系统为每路摄像机配备了单独的渲染引擎, 可以让我们直观的看到每路画面输出的效果。Vizrt三维实时在线包装系统的投入使用, 创造许多在真实演播室中无法做到的具有科幻效果的节目形式。它继承新闻图文字幕, 非线编辑及部分视频切换台的功能, 其出现是电视新闻节目随着节目包装创作制作手段不断革新和信息化飞速发展的必然, 是艺术技术紧密结合的完美体现。
虚拟演播室的应用技术 篇7
1 虚拟演播室基本工作原理
虚拟演播室技术是在传统色键技术与计算机图形处理技术相结合的基础上发展起来的,传统色键技术抠像时,前后景之间无法保持正确的透视关系,看上去前景像漂浮在背景上一样,给人感觉很不真实。虚拟演播室由于采用了跟踪技术,计算机主机通过分析摄像机的运动参数,包括位置、俯仰、平摇、推拉、变焦等,对虚拟场景的相应参数进行调整,保证前景后景之间保持正确的透视关系,实时生成出与前景联动的跟踪信号,通过色键器对经过延时的前景信号进行抠像处理,然后与虚拟场景合成,人物与虚拟背景能够同步变化,最终通过渲染控制计算机将电视画面输出播放。如图1所示。
2 虚拟演播室制作技术环节综述
虚拟演播室制作大致分为演播室场景建模、蓝箱拍摄制作、后期效果合成三个阶段。
2.1 演播室场景建模
演播室建模前,设计师要根据前期的资料收集绘制出场景的平面图和立面图,通过三维建模软件在计算机中绘制出场景模型。建模不仅要求模型的精确性高,而且要有艺术性,要求创作者不但会合理使用资源,而且要对电视构图、镜头语言有比较深刻了解。建模的核心是构思,灵魂是创意,源泉是美术素养。
2.2 蓝箱拍摄制作
摄像机拍摄演员在蓝箱中表演(前景信号),计算机虚拟场景生成系统从跟踪系统中得到摄像机的运动信号并实时绘制出虚拟的三维场景(背景信号),然后通过视频合成系统将二者进行抠像合成,最后输出演员与虚拟场景融合的视频效果。
2.3 后期合成
在三维演播室系统中,将拍摄的录像和虚拟场景结合,最后导出视频。在导出影片时应注意导出格式的选择,选择PAL制导出,这样才能保存影片能在电视台进行播放。
3 虚拟演播室制作关键技术分析
3.1 几何建模技术
这里以《百晓讲新闻》虚拟场景的模型为例子,使用的软件是3DS MAX8.0。在场景建模前,首先应该将场景模型的单位设置成毫米,所建模型要以3dmax透视图的栅格面为参考地平面,这是为了保证模型的比例与实际场景(蓝箱)比例一致。其次,要选择可编辑多边形(POLYGON)技术来建模,场景中所有的模型都必须是POLYGON模型,不允许有PATCH、NURBS等非POLYGON模型,这样才能保证输出的3DS文件导入三维演播室系统时模型的点、线、面位置不会出错。最后,在POLYGON建模时应力求做到模型的点面数量最小化。比如说,用一个圆柱体来作为地面,只能看到上表面和侧面,对于下表面是看不到的,所以对那些看不见的面,就要适当的删除,这样可以减少多边形的数量,以便使软件程序在渲染的时候更加顺畅。对于距离摄像机比较远的模型,它本身的纵深远远小于它和摄像机之间的距离,所以看上去会使立体感减弱,这部分的模型,可以用平面物体来代替。例如,制作一面挂有好多装饰物的墙,墙上的画就可以用一个平面来代替,之后用材质赋予上去,使得看上去有层次感。对于一些不规则模型,比如,模型中的天花板,地板,地毯,柱子等,可以先利用布尔运算制作模型,然后转化为可编辑多边形。如图2所示。
3.2 材质贴图和灯光技术
完成所有建模以后,需要对这些模型设置表面特性,即赋予材质贴图,这样才能使模型看起来更加具有真实感。在进行材质贴图的处理时应考虑到模型的材质与贴图要与现实生活中的对象属性相一致的特点,具体体现在模型的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度等特性上,材质的最终效果是不同属性贴图叠加所产生的效果。例如要调节柱子的金属感,那就需要在反射贴图、高光贴图和颜色贴图通道中分别调节各自不同效果,以实现三种贴图叠加的效果。
在给模型打灯光的时候,应注意一下几方面,第一,要用光度学灯光或者VRay灯光,避免使用标准灯光,因为在烘焙时,光度学灯光和VRay灯光能实现更加逼真的光影效果。第二,灵活运用体积光,在数字灯光的概念中,体积光是灯光的一项属性(灯光的大气效果),无论是点光源、面光源还是聚光灯,只需对这一属性进行适当的设置,即可产生满意的体积光效果。第三,注意布光的先后顺序,灯光之间会相互干扰,所以合理的的布光顺序可以大大提高工作的效率。首先用光度学中的目标点光源以阵列的形式布置好,然后用目标面光源,突出主题,最后辅助打上一些目标点光源,给这些灯光加上阴影效果,增加场景模型的光影层次感。
3.3 烘焙技术
贴图烘焙技术也叫Render To Textures,简单地说就是一种把max光照信息渲染成贴图的方式,而后把这个烘焙后的贴图再贴回到场景中去的技术。由于不需要CPU再去费时的计算灯光渲染的参数,所以大大提高了渲染的速度。在烘焙前,先把视图切换到前视图,选中要烘焙的模型,在渲染到纹理的卷展览下设置参数时选择添加纹理元素为Complete Map,目标贴图位置都选择为漫射色颜色,最后得到保留灯光效果的贴图。之所以要做烘焙这个过程,是因为在三维演播室系统软件中无法显示和辨认MAX自带的灯光信息。
3.4 蓝箱设计
蓝箱设计时应注意以下两个方面的问题:第一,要调整好蓝箱位置。演员的表演都在蓝箱中进行,但是由于实际场地的限制,蓝箱的天花板可能较低或对于宽角度拍摄来说太窄,如果画面“穿帮”,即现场摄像机摇到蓝色背景以外,可以在虚拟演播室软件中调整蓝箱位置。保证所摄部分处于蓝箱范围之内。第二,应保证蓝箱内光照均匀,避免出现黑斑和白斑。主要应注意以下几个问题:(1)合理调配灯光,使前景与虚拟背景的照明亮度及方向匹配。(2)影子问题,主持人及真实道具在蓝箱中投下的影子也要随主持人及道具一起进入虚拟空间,为提取阴影,灯光的设置应使阴影处的蓝色电平与背景蓝幕布的蓝色电平有较大区别,影子的方向也要和虚拟空间中的光源方向一致。(3)必须使用冷光源,因为蓝箱的主色调为蓝色。(4)墙角处也必须照亮,保证光照均匀。
3.5 利用三维演播室系统后期合成
Top3DSet虚拟演播室系统是一个集实景拍摄、三维场景编辑和节目播出于一体的电视节制作系统。制作过程中应该注意以下几点:首先,在系统的素材库中调用合适的场景模型,添加到四视图编辑区中,并将烘焙贴图赋予给场景模型。第二,在素材库中选择大屏幕和特效物件,添加到时轨编辑窗体,适当的修改物件和动作的属性使之符合节目创意要求。最后保存为一个虚拟演播室节目表,在完成初始化定位后,接通跟踪系统,然后通过时轨窗上的播出控制功能配合主持人进行灵活的播放操作,开始播放后就可以进行节目录制了。
4 结论
在计算机技术不断发展的今天,虚拟演播室系统也必会有更大的发展空间。虽然目前还不太可能完全代替传统演播室,但是随着其制作成本的不断降低,制作技术的日臻完善,虚拟演播室技术将会得到进一步的推广。
摘要：虚拟演播室技术是计算机虚拟现实与传统演播室色键抠像技术相结合的一种新的电视节目制作技术。虚拟演播室是一种只有演员和道具,不需要实际场景的演播室系统。它不仅为电视节目制作提供了高科技的制作手段和无限自由的创作空间,而且在丰富节目制作方式、降低节目制作费用等方面也具有十分重要的意义。
关键词：虚拟演播室,三维技术,色键技术
参考文献
[1]侯伟.虚拟演播室在新闻直播中的应用[J].新闻天地(论文版),2008(05):40-41.
[2]胡辉,陈祖良.真三维虚拟演播室技术[J].中国有线电视,2003(18):91-92.
虚拟演播室的应用技术 篇8
在传统教学演播室内搭建虚拟演播室系统转型为具有虚实结合的全媒体演播室, 同时将演播室分成若干个相对独立又互相关联的拍摄区域, 主要包括传统蓝箱、虚拟图文、实景舞美、互动系统等。虚拟演播室系统可以在传统蓝箱背景前实现虚拟演播室的功能, 也能在实景演播室中植入节目所需的三维物件、动画等, 并且可以虚拟演播室与实景演播室自然过渡、互动, 实现全媒体演播室效果, 而且在不改变原有传统演播室结构的前提之下, 有效利用演播室的现有景区, 通过虚实结合可以更好地提高演播室的利用率, 节约成本。
2 虚拟演播室系统在传统教学演播室中的应用
传统的教学演播室只要以教学中实景拍摄为主, 在教学中对实景画面制作、不同栏目之间的实景更换、实景修改、在背景中加入很多动感的元素等方面更是存在很大局限性, 使得教学人员在教学过程中无法创新, 许多新颖的教学创意和拍摄手法无法实现, 完成的拍摄作品也是乏善可陈。同时从教学经费有限和防止资源浪费的角度考虑, 根据不同的教学要求搭建实景教学演播室会使得工作量增加、材料浪费严重、工作效率降低、不利于消防安全等, 因此考虑在传统教学演播室中使用虚拟演播室系统根据不同的教学需要来制作不同的节目成为一种必然和发展趋势[1]。
在传统的教学演播室中搭建虚拟演播室系统, 只需占用一小部分空间搭配蓝或绿的背景, 设置摄影灯光, 把人物的全身或半身景拍下即可。再通过虚拟设备合成, 使得前景中的主持人看起来完全置身于计算机所产生的虚拟场景中, 且能在其中运动, 从而创造出逼真、立体的电视演播室效果。搭建过程中不存在原有设备的报废, 演播室原有设备可以利旧, 从而节约了大量教育经费。利用有限的资金就将传统的教学演播室转变成在教学中集新闻录制、节目拍摄、课程录制和现场教学的现代化全媒体演播室。
虚拟演播室系统是一种独特的电视节目制作技术, 在近些年得到了飞速的发展。其实质是将计算机制作的虚拟场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成, 使人物与虚拟背景能够同步变化, 从而实现两者天衣无缝的融合, 以获得完美的合成画面[2]。
虚拟演播室系统具备很高的安全性和可靠性, 配备了独创的非破坏性素材库管理功能, 可以自动组织分散在不同硬盘中的不同种类文件, 从而避免了在使用过程中有可能产生或出现的破坏性编辑, 便于使用者整理、应用各种素材文件。在节目制作的过程中, 使用者无须移动摄像机, 在很大程度上避免了可能由人为因素而产生的“播出风险”。系统还可以通过“多画面预监”模块, 为每个虚拟机位的合成信号提供“独立预监”功能, 使用者拖动鼠标时, 鼠标指针经过可预览摄像机的位置和运动轨迹。这样的功能使得现场切换导演可以先预览到每台摄像机机位的合成信号再进行有选择性的切换输出, 有效降低切换盲目性。系统的集成性高、操作简便的特点也极大地提高了系统的稳定性、安全性, 能满足用户制作节目的各种需求。在虚拟演播室中无须使用昂贵的摄像机动作传感器, 系统采用独有的虚拟摄像机结构, 能够轻松地在场景中任意添加360度全角度虚拟机位, 可以任意2个虚拟机位间进行切换。实时渲染输出和改变虚拟摄像机位置, 还可以方便地编辑场景中摄像机的运动速度和运动轨迹。通过实时地与三维虚拟场景无缝结合, 可进行多重虚拟摄像机的显示与切换, 同时利用套场景模板, 完全能满足不同节目的需求。
虚拟演播室系统集成了色键器、虚拟切换台、三维在线同步字幕系统、下变换转换、阴影特效系统以及镜头生成系统等多种功能。在应用虚拟演播室系统制作时, 全部摄像机的推拉、倾斜、缩放、摇臂以及航拍等效果均由虚拟摄像机完成。虚拟演播室系统同样有很强的扩展性, 系统核心设备采用插件式结构, 具有极好的扩展性, 系统的升级、扩展如同搭积木一样方便, 增加某些模块功能只需新增一套板卡和“加密狗”即可, 且对系统的安全性、稳定性没有丝毫影响。虚拟演播室系统支持Autodesk 3D Studio Max, Autodesk Maya, Cinema 4D等软件制作虚拟场景, 支持BPM, PGA, JPEG, PNG, TGA等常用的图像格式;支持创作软件的分层导入;兼容用户原有各种类型的演播室设备等。
3 虚拟演播室系统的组成及无轨虚拟演播技术功能简介
3.1 虚拟演播室系统的组成
虚拟演播室系统包括:虚拟演播室渲染引擎、虚拟场景/模板设计器 (Motion Designer) 、虚拟演播室虚拟切换台 (virtual camera switcher) 三大组成部分。
3.1.1 虚拟演播室渲染引擎
渲染引擎充分开发现代图形处理硬件的可编程能力, 利用GPU高级编程语言开发的全新渲染引擎, 充分利用了GPU在浮点运算、并行运算、高效纹理处理、向量运算等方面的能力, 实现绚丽的图文效果;包括以前在CPU上实现的图文处理算法都移植到GPU上以获得更高的效率。系统采用了包括纹理缓存、渲染状态缓存、GPU编程等一系列手段, 为图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力和强大的渲染能力, 充分发挥高端图形加速卡GPU可编程渲染管线特性, 渲染能力得到质的提升, 能够流畅地运行复杂的虚拟场景, 场景非常细腻真实。
3.1.2 虚拟场景/模板设计器
虚拟场景/模板设计器是场景内容和模板的设计工具, 是为广播级的电视图文应用而专门开发的。包含整套空间设计工具和设计界面的集合, 可以为用户提供细致而又友好的设计手段, 既能帮助用户快速搭建各种三维场景, 又能精细调整每种物体的属性、动作。创作人员还能使用系统内置的丰富模板模型、字幕功能进行创作, 也可导入第三方软件的分层文件, 为创意的酝酿、产生、保持预留出充足的空间, 在短时间内就能创造出质感、光感、动感俱佳的三维虚拟图文场景。
3.1.3 虚拟演播室切换台
虚拟演播室包含简单易用的直播切换台, 通过预设最大达到8个不同景别, 不同角度的虚拟场景机位, 只需要通过控制面板上面对应的数字按键就能轻松实现推拉、摇移、上下左右调整、大摇臂等不同效果, 不同机位切换过程平稳顺滑, 无任何抖、拉扯、拖影等问题, 从而实现绚丽多彩的节目呈现。
3.2 无轨虚拟演播技术功能简介
在虚拟演播室系统中技术含量非常高的组成部分非无轨虚拟演播技术莫属, 其原理为固定摄像机位置无须借助传感器、红外线、网格等外部定位部件, 即可实现节目制作过程中镜头推、拉、摇、移等特效。摄像机镜头或演员发生移动时, 场景定位不需要使用传感器或网格等其他设备进行测量, 从而减轻了操作的复杂性。摄像机的跟踪实现不得有约束条件, 能够快速定位, 进入节目的制作。无轨虚拟演播技术功能具有真正的三维属性、场景景深、虚拟场景各物体在三维空间中的透视关系。例如, 在虚拟场景中的人物可以围绕虚拟物体转圈, 而在运动的过程中, 人物边缘平滑, 无拖尾或者锯齿现象。同时, 该技术还支持任意数量的虚拟摄像机位, 可以实现多个虚拟摄像机位间的快速切换, 推、拉、摇、移, 产生大摇臂的运动拍摄效果。值得一提的是, 摄像机运动过程的时长可根据教学人员的实际需要通过系统自定义或修改。多种虚拟节目成分能在同帧内完成切换, 确保多机位切换时前后景同步、画面平滑、不抖动、无撕裂。在实际使用过程中使用2台摄像机就可实现3讯道虚拟演播室效果。例如, 在2名主持人同时录制的状态下, 从一台摄像机信号硬切换 (或者推拉摇移) 到另外一台摄像机信号, 或者硬切换 (或者推拉摇移) 到全景模式 (2名主持人) , 系统仅用2台摄像机就支持2种模式的镜头切换 (包括:实时镜头切换、利用推拉摇移特效切换) 。
无轨虚拟演播技术可自由升级至机器人有轨虚拟, 具有强大的扩展性与灵活的延展性, 同时配以强大的色键技术, 无须局限于蓝箱或绿箱环境, 将给播出画面带来真实自然的效果。
4 结束语
虚拟演播室系统是现代计算机图形处理技术与传统色键抠像技术相结合的产物, 它的出现是对传统教学演播室技术的一次重大变革, 而且虚拟演播室系统会越来越成熟, 最新的无轨虚拟演播技术打破了许多传统教学演播室对虚拟演播系统的条件约束, 减轻了教学人员在使用中的操作复杂性。充分发挥虚拟演播室的技术优势, 必将会越来越快地融合到传统教学演播室当中, 为高校在电视节目制作教学中提供更多的创新与帮助。
摘要：传统教学演播室中场景实际搭建较为繁杂;在实景制作、实景修改、不同栏目之间的实景更换等方面存在很大的局限性;同时, 搭建实景拍摄无法在背景中加入很多动感的元素, 整个节目画面比较呆板, 无法给予观众视觉上的享受和视觉冲击力, 因此越来越多的传统教学演播室内搭建了虚拟演播系统, 转变成了具有虚实结合的全媒体演播室。主要阐述了虚实结合的全媒体演播室的特点以及虚拟演播室系统在传统教学演播室中的应用及优势, 介绍了虚拟演播室系统的组成以及最新的无轨虚拟演播技术功能简介。
关键词：虚拟演播室系统,全媒体演播室,无轨虚拟演播技术
参考文献
[1]唐坤杰.虚拟演播室项目技术方案[J].数码影像时代, 2012 (6) :114-119.
虚拟演播室的应用技术 篇9
1 虚拟演播室技术概况
1.1 虚拟演播室概述
虚拟演播室(Virtual Studio)是一种视频制作系统与计算机系统相结合的技术系统,是虚拟现实技术与传统色键抠像技术相结合的产物。虚拟演播技术由1978年出现的“电子布景”(Electro Studio Setting)的概念衍生而来,世界上第一套三维虚拟演播系统是由以色列的Orad公司开发的Cyberset可移动摄像机图形识别系统。2000年前后,国内的大洋及新奥特等公司也逐步推出了自己的虚拟演播室系统。目前,虚拟演播室系统技术日益完善,已完全能够满足实际应用需求,成为当今数字演播技术的热点,被广泛应用于各级广播电视台、企业和教育行业。
1.2 虚拟演播室系统组成及工作原理
一般来说,虚拟演播室系统由摄像系统、虚拟背景生成系统和视频合成系统三部分组成。其中摄像机实拍的图像为前景图像,计算机合成的图像为虚拟背景。虚拟背景可以是事先制作好的,也可以在实录过程中即时生成,应用中可按不同资源需求灵活调整。合成系统则利用色键混合器将实录前景和虚拟背景结合起来,使主体在视频中的形象更加清晰逼真。
2 虚拟演播室技术特点及优势
2.1 摄像机跟踪技术
作为虚拟演播室中的关键技术,摄像机实拍过程中的位置和动作变化,是拍摄主体的关键。虚拟演播室系统中的摄像机分为真实摄像机和虚拟摄像机,常见配置一般是由3个或3个以上机位来确定不同景别的效果,真实摄像机与虚拟摄像机在制作过程中锁定同步,使虚拟场景的变化与主体能更真实地结合在一起。这其中,多摄像机对于主体的跟踪的实质是实现对穿越多个摄像机视频中主体的匹配,成熟的虚拟演播室系统可以考虑采用三维位置信息法来达到跟踪效果。
2.2 色键技术
色键技术用于抠像合成,处理蓝/绿背景中实体信号与纯色背景的分离。色键技术对于虚拟演播室资源制作的合成质量高低至关重要,与背景蓝箱、灯光布置等技术息息相关。虚拟演播室系统中的色键技术是基于图形计算机背景绘制方式的色键抠像技术,与传统的色键抠像模式有显著差异。目前常用的虚拟演播室系统中的色键器还常带有柔化键和线性键功能,如大洋的Magicset色键器,除了常规的特技功能外,还带有背景虚化、控制过曝等实用功能,更好地适应了资源建设对虚拟演播室系统的要求。
2.3 灯光技术
灯光系统是任何制作场景中的必要基础,在虚拟演播室中的重要性尤为突出,目前多采用立体布光思路,确保前景布光和蓝/绿背景布光协调一致,尤其要注意前景主体人物与各类道具在背景上的阴影处理。流程上应先前景布光,再蓝/绿背景布光,确认前景的照度符合要求后,再适当对背景布光,以满足计算机抠像的要求。除面光外,逆光也需要合理应用,防止破坏蓝/绿背景色调的一致性。还有用到侧光,用以消除主体边缘的反射光有色成分,否则会使主体边缘在抠像后变黑。
目前,LED灯具已全面取代传统的三基色柔光灯,其高效稳定、低能耗、易保养的优势在虚拟演播室中体现得淋漓尽致。总体来说,虚拟演播室中背景布光越均匀,抠像的效果才能越好,边缘才能越柔和,主体与虚拟背景在共存状态中才没有违和感。
2.4 计算机技术
除了主体人物和摄像机外,虚拟演播系统几乎所有的布景和道具都由计算机系统产生。目前,虚拟演播室系统中的计算机子系统负责虚拟三维应用场景、传输图像数据和加工处理实时数据等重要工序,是虚拟演播室系统内不可分割的一部分。涉及到计算机图形学、计算机网络等多个计算机应用分支技术,是整个系统的软硬件正常运行的基础和保障。
2.5 虚拟演播室技术的优势
与传统演播平台相比,虚拟演播室具备各方面的明显优势。首先,不需要布实景,对场地空间要求低,拍摄、编辑、发布等工作都在计算机系统中进行,节省了大量人力、物力和财力,缩短了资源开发周期,显著降低了制作成本。其次,场景的摆放、配置、色彩等设计元素可以按需求随时变化,摆脱了时间、空间和道具方面的限制,制作灵活性大大提升,使开发者获得了更为广阔的创作空间。最后,由于场景是虚拟生成的,制作者可以根据需求提升场景内的各类效果,尤其是气象、光线等室外效果,在室内就可以进行控制,提高了资源的质量。
3 虚拟演播室技术在教学资源建设中的应用
3.1 虚拟演播室技术在资源建设中的应用方向
利用成熟的虚拟演播室系统,在高校的教学资源建设过程中可以发挥巨大作用。
3.1.1 虚拟教学场景
随着高等学校教育教学改革的不断深入,传统的教学场景越来越难以适应当前的教学需求,其会受经济、场地等条件的限制,为学习者建立一个交互式虚拟教学环境越发引人关注。另外,单一的教学场景易让学员产生疲劳,虚拟背景及教师在场景中的移动变化会改变常规视频教学资源呆板的风格,引起学员的兴趣,提升教学效果。这些都可以借助虚拟演播室系统来完成,新型教学资源在应用环境上的优势十分明显。
3.1.2 虚拟教学过程
高校中很多专业领域的知识很难用实体摄像机来展示,而虚拟合成的动画可以轻松展现这部分教学内容,为这些较为晦涩的知识点提供新的教学资源。虚拟演播室系统环境下建设的有针对性的教学资源具有良好的开放性、广域性、实时性和交互性,过程中学习者受限制少,教学更具个性化。
3.1.3 给教师的资源建设工作带来新的理念和思路
摆脱传统教学模式对教师的束缚,让教师在虚拟演播室环境下开发设计新型教学资源,能充分展示教师的教学风采和人格魅力。
3.2 虚拟演播室技术给资源建设带来的改变
视频教学资源最大的优势在于增强了教学的可视性,而虚拟演播技术则更大程度地提升了这方面的优势,丰富的场景功能和强大的数字特技能轻松营造优良的教学场景。尤其是实验、技能类的教学内容,更方便于学习者观察、模仿,达到事半功倍的教学效果。另外,虚拟演播室环境下的教学资源能将传统教学资源演变成多维度、多样化的视听结合的内容,加大了教学密度,提高了教学效率。
4 结语
高校教学资源的建设体现着学校的教育理念和办学特色,利用虚拟演播室技术开发的新型视频教学资源能进一步发挥优质资源的带动和辐射作用。作为新兴的教育应用技术,虚拟演播室已在实践中体现出自身的优势,未来必将有更加广阔的发展空间。
参考文献
[1]唐忠,阳革锋.虚拟演播室技术在高校教学中的应用[J].中国电化教育,2009(7).
[2]周春燕.虚拟演播室软件在教育电视制作中的运用[J].贵州教育学院学报,2009(3).
[3]赵海城,王伟,李志霞,等.虚拟演播室的应用技术浅析[J].演艺科技,2011(4).
[4]武增强.虚拟演播室技术在教学资源建设中的应用研究[J].科技视界,2012(22).