虚拟演播室：节目制作的视觉魔法

虚拟演播室：节目制作的视觉魔法

段开顺

隆尧县融媒体中心

引言概述：

  随着数字技术的不断发展，虚拟演播室技术作为一种新型的演播室解决方案正在逐渐受到人们的关注和青睐，它利用虚拟现实技术和增强现实技术，将传统演播室的功能转移到了虚拟空间中。这种方案可以大大提高内容制作的效率和质量，并为用户呈现出更加生动和丰富的视听体验。本文将从虚拟演播室的技术原理、以及未来展望等方面进行概略探讨。

一、虚拟演播室技术要点

虚拟现实（VR）技术：通过虚拟现实技术，可以创建出更加逼真、沉浸式的虚拟场景，通过计算机生成的虚拟环境，将用户带入一个全新的体验空间，与现实世界完全隔绝。

增强现实（AR）技术：AR技术是在现实环境中增加虚拟元素，用户仍然能感知到现实世界，将虚拟元素与实拍的画面进行融合，实现虚拟与现实的交互。

二、虚拟演播室系统

虚拟演播室系统是VR、AR技术在电视节目制作领域的前沿应用，是随计算机技术发展起来的一种独特的电视节目制作技术。传统演播室抠像过程是，演员位于蓝色幕布前，摄像机拍下前景主持人并输入色键器，主持人与背景图像进行混合。主持人或演员好像永远“站”在背景墙前，不能融入背景。而虚拟演播室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，从而实现两者的融合。虚拟演播室系统一般可分为系统内和系统外两部分组成。色键合成技术、摄像跟踪技术、渲染引擎、合成系统为系统内部分，即AR技术。而节目中主持人背后的背景或场景可以不断变化，这些都是由计算机设计的虚拟场景，还有场景中三维模型物体等，这些就属于系统外的部分，即VR技术。虚拟演播室系统里的色键技术可以让背景画面的变化与前景的变化同步，前景的主持人可以在背景物体之中穿梭，两者紧密联系形成有机的融合，即背景图像随摄像机镜头的运动而随之相应变化，传统的静态色键技术不支持摄像机的运动，这是它与动态的虚拟演播室系统的主要区别，是后者能够准确地测量到前景摄像机的运动；并且根据摄像机跟踪参数生成相应视点的虚拟场景。用摄像机的位置和镜头等变化来控制计算机中的“虚拟摄像机”，使它的位置和镜头变化与“实际”同步，这样它所拍摄的"虚拟场景"的镜头变化和实际摄像机拍摄的主持人的镜头变化一致，将他们进行色键效果处理之后，得到的画面才真实自然。摄像机跟踪系统需要大量的数据处理和计算。图形工作站根据摄像机跟踪数据对二维图像或三维场景进行渲染，所生成的背景图像与摄像机前景图像在色键器中抠像、合成，产生虚拟演播室系统输出的每一帧视频，由于背景成像依据的是真实的摄像机拍摄所得到的镜头参数，因而和演员的三维透视关系完全一致，避免了不真实、不自然的感觉。三维虚拟演播室的跟踪技术基本原理都是采用图形或者机械的方法，用传感器获得摄像机的参数，包括摄像机的X、Y、Z、（位置参数）Pan、Tilt、（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，所以要求图形工作站实时渲染能力非常强大，设备造价昂贵，一般适合专业电视台，和对节目制作要求较高的用户使用。后又发展出无跟踪的虚拟演播室技术，被称为无轨跟踪虚拟演播室，此类虚拟演播室没有摄像机跟踪技术，无法获得真实摄像机的运动参数，图形工作站也无需按照摄像机的运动实时渲染25帧/秒的画面，此种方式的虚拟演播室对硬件要求相对较低，其方法是预生成三维背景，即要首先制作好背景的三维模型，然后预先定义好摄像机的位置和参数设置，根据这些数据生成每台虚拟摄像机的视图画面，最后运用色健将前景和相应的虚拟背景结合起来。这种方式可以生成比较真实的虚拟背景，对图形工作站实时渲染能力要求不高，摄像机只可以切换机位（摄像机机位必须事先与背景调整好比例和透视关系），不可以做其他的运动，这样的虚拟演播室适合学校以及电教中心，投资较小。总之，虚拟演播室系统是一个小型计算机网络，主机为网络中心，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“导演台”，它除了调用和调整事先做好的三维虚拟场景外，还负责向图形发生器传输图像数据及处理由摄像机跟踪器传来的摄像机运动数据。根据主机传来的摄像机运动数据实时地计算出虚拟的三维电脑场景的运动，以保证其输出的虚拟背景与真实的前景同步。使主持人或演员可以真实的融入到虚拟场景中。

结论

新媒体虚拟演播室方案是当前传媒技术领域的一项创新技术，它为内容制作带来了更多的可能性。通过虚拟现实技术和增强现实技术，新媒体虚拟演播室方案提供了节约成本、创造多样化场景和效果、实现跨界融合等优势。未来，新媒体虚拟演播室方案将不断创新，应用范围扩大，用户体验提升，为传媒行业的发展注入新的动力。