虚拟演播室在新时期电视节目制作中的结合与应用

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　　摘 要 虚拟演播室是近年来出现的电视节目制作技术，主要依赖于将摄像机拍摄的真实场景与计算机制作的虚拟场景进行数字化合成。虚拟演播室主要依靠摄像机的跟踪拍摄、虚拟场景制作以及视频合成技术。在节目制作过程中，还应用了一些更具体的技术，例如演播室建模、深度键技术、虚拟人物、虚拟影子等。整体而言，虚拟演播室具有制作成本低、创意发挥空间大、升级方便等优点。
　　关键词 虚拟演播室；电视节目制作；应用研究
　　中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）237-0079-02
　　1 对虚拟演播室技术的介绍
　　虚拟演播室的技术基础为虚拟计算机技术，可以通俗理解为由计算机负责生成虚拟的背景，而摄像机在“蓝箱”，即蓝色背景和蓝色地面的演播室内，负责拍摄人物，包括人物的活动、动作等等，虚拟背景和摄像机拍摄的人物形象通过计算机进行数字组合，达到同步变化的效果，从而合成一个完美的画面。这种技术免去了场景设计及布局的繁琐，在一定程度上促进了电视节目制作技术的发展。
　　2 虚拟演播室的主要技术应用
　　2.1 摄像机的跟踪技术
　　虚拟场景生成是虚拟演播室的一个重要过程，需要实时得到两个参数，即摄像机和镜头的运动参数和成像参数。摄像机的镜头是否进行了变焦，及变焦的具体参数，是否有景深，摄像机的水平角、俯仰角等等，都可能是不断变化的，这些参数都会被实时传送至负责背景合成的计算机，计算机需要根据以上的参数进行调整。摄像机跟踪技术大体划分为以下3种。
　　2.1.1 红外线跟踪技术
　　红外线跟踪技术是在虚拟演播室中设置一些红外发射装置，即在人物和摄像机上安装红外发射装置，并在蓝色背景墙上安装红外接收装置。发射装置和接收装置互相配合，获取摄像机镜头的相关参数[ 1 ]。同时因为采用红外线跟踪技术，在这种情况下摄像机可以自由移动。但同时这种方式成本较高，红外装置的安装也较为复杂。
　　2.1.2 图形网格识别技术
　　图形网格识别技术，即在蓝色背景下采用两种色度的蓝色构成网格幕布，一般采用深蓝色和浅蓝色。区别与其他使用同一种蓝色背景下的摄像机跟踪方式，这里主要利用的是电平差，将深蓝色格子和浅蓝色格子分离开。这是因为每个格子进入摄像机的图像范围不同，所以摄像机的运动参数、成像参数可以通过这些网格的变化被计算机获取。
　　2.1.3 机械传感技术
　　机械传感技术主要的应用设备来自于传感器，将架设摄像机的三脚架云台上加装传感器，可以获取摄像机的运动参数，诸如位置，俯仰角度、高度等等。镜头部位也设置对应的传感器，获取镜头的成像参数，即镜头的聚焦、变焦等。传感器通过获取这些信息，再通过编码器传送给计算机后，计算机就可以获取这些信息了。
　　2.2 计算机虚拟场景生成
　　计算机对虚拟演播室的场景绘制分为两种，即二维和三维，从而相对应的虛拟场景也有二维和三维两种。二维场景一般被应用为平面背景，一般用于放置在真人身后或身前。三维虚拟场景的制作一般需要借助一些软件，如3Dmax、softimage3D、alias、front等软件，有时一些场景的搭建还还需要综合多个软件，搭配使用，从而满足我们对虚拟场景合成的要求[2]。虚拟场景中还可以对灯光、模型的具体参数进行调整，利用多种方式和技术，达到身临其境的感觉。
　　2.3 视频合成
　　在实际应用中，往往是多条短视频进行剪辑、拼合得到一个完整的视频。抠像是虚拟演播室的视频合成技术中采用的最主要的方式，即对人像和景物进行抠像处理，然后将抠像后的图像和计算机的虚拟场景结合，得到一个完整而协调的画面。计算机制作的虚拟场景和像素都具有一个景深的数值，其作用是为了控制切换台提供参数，达到虚拟场景中人物位置变换的效果，实现前景和背景的融合。
　　3 虚拟演播室在电视节目制作中的应用技术
　　3.1 蓝背景技术
　　虚拟演播室中通常会用蓝色幕布来作为背景，而地面通常也是蓝色，这种拥有蓝色地面和背景的演播室，俗称为“蓝箱”。国内采用蓝色为背景有几个原因，国人主要是黄皮肤，在蓝色背景下容易抠像，还有就是同绿色相比，蓝色周围的弱色调不容易被人眼识别。还有一个原因就是根据一些学者的研究，蓝色背景下能够让人们心情更加愉悦，工作状态也更好。
　　3.2 色键技术
　　传统色键技术利用的是前景图像和背景图像的色度差来进行抠像。应用在虚拟演播室中的色键技术，则在传统色键技术的基础上进行了突破，它大多采用内置色键器来进行抠像，依据人物和蓝色背景之间的色度差来扣除蓝色背景。内置色键器可识别图片中的色度，还会比对人物和表演者的颜色。此外，自动处理消色和补色，对于人物的边缘画面能够进行良好的处理，达到更好的视觉效果。
　　3.3 演播室建模
　　在演播室场景的建模之前，设计人员会根据现有资料绘制场景的平面图和立体图，通过一些3D建模软件绘制出场景模型。为了提升电视节目的质量，需要有一套基本规范的建模，建模在要求高精确性的同时，还对艺术性有着一定要求，需要一定的创意及艺术素养。
　　3.4 深度键技术
　　深度键是高级色键技术的一种，通常分为基于层次级的深度键和基于像素级的深度键。当应用层次级的深度键时，虚拟演播室内的物体被均匀划分为有限的类型，通过像素信息的不同，被划分为不同的深度层中，分别放置。但是人物如果在虚拟演播室中的位置被固定，那么就说明其无法进行连续的变化，大大限制了节目制作的空间。而另外一种像素级深度键则利用的是演播室内每个物体的像素的纵深信息，对这些信息进行记录和计算，进而达到人物可以在虚拟演播室内自由活动的效果。
　　3.5 虚拟人物
　　在虚拟人物的制作中，是将传感器安装在真人的各个重要部位，一般来讲，关节部位是安装传感器的常见部位。从传感器得到的数据传送至电脑，达到对虚拟人物进行控制的目的，而动画人物也可以完全模仿表演者的各种动作[3]。在虚拟演播室中还可以实现真人和虚拟动画人物同时出现，甚至双方进行互动交流，而在传统演播室中无法实现。虚拟人物技术的应用，在一定程度上增加了电视节目的神秘感，增强了节目效果。相比于传统的演播室，虚拟演播室技术在这一点上无疑是一项巨大的创新。 　　3.6 虚拟影子
　　虚拟演播室中，为了达到较强的逼真性，光和影的展现也是十分重要的一个环节。而在制作电视节目时，就需要重视光效的方向，同现实保持一致。在演播室内，灯光明亮，空间较小，色键抠像的难度增加了，比如前景人物的影子很难在合成后的图像中保持和背景的吻合性.由此，可以增加一些设备来达到更好的效果，如虚拟影子机等。
　　4 虚拟演播室与电视节目制作结合的优势
　　4.1 降低成本
　　一般来说，各个电视台往往有很多节目，种类多样，内容丰富。但众多的节目需要配备对应的场景，如果每个节目均设立一个演播室，那么将会造成不可避免的浪费，而虚拟演播室则可以解决这个问题，根据节目的需要变化场景就可以，还免去了场景搭建和拆卸中所耗费的人工成本[4]。
　　4.2 创意无限
　　虚拟演播室因为不受实际场景所限制，所以可以根据创作人员的想象来规划场景，其大小、布局、动画效果都是可以发挥的地方，只要符合节目主题，画面之间互相契合就可以，不受空间和时间的限制。
　　4.3 升级方便
　　虛拟演播室所依靠的主要技术是计算机技术，计算机的硬件和软件的更新换代十分迅速，因此虚拟演播室的相关设备也可以随时更新，相比场景的更新换代，计算机的硬件和软件更新显得方便快捷。
　　5 结论
　　虚拟演播室随着计算机技术的发展也在不断发展更新中，虽然国内虚拟演播室技术并未完全替代传统演播室，但是已经在许多的电视节目制作中开始应用，为电视节目的制作带来了许多便利，大大丰富了节目制作的创作空间，还可以节约成本、人力和物力，虚拟演播室的技术丰富了电视节目制作的方式，其优点也不断凸显，今后应用前景广泛。
　　参考文献
　　[1]李剑宇，陈超.浅谈虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用[J].电视技术，2017（9）：104-106.
　　[2]武艳.虚拟演播室在新时期电视节目制作中的结合与应用分析[J].中国传媒科技， 2017（1）：119-120.
　　[3]田冰.融媒体时代移动式虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用[J].中国传媒科技，2018，303（6）：90-91.
　　[4]马世平.虚拟演播室技术在节目制作中的应用[J].西部广播电视，2016（12）：219.
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