虚拟演播室的应用技术

虚拟演播室的应用技术（精选十篇）

虚拟演播室的应用技术 篇1

它将传统色键抠像技术和现代新兴计算机图形处理技术相融合, 不仅可以使得现场视频能够与计算机生产的场景影像完美的合成, 还可以让真实演员体验虚拟场景, 进而满足人们的要求。同时, 虚拟演播室还具有制作场景费用低廉、更换场景布景方便的优势, 从而有助于导演之类主创人员能够发挥创意, 这些都是其他技术所不能达到的特技优势。

1 虚拟演播室的技术特点

虚拟演播室工作首先是将摄像机拍摄得到的一种以蓝色幕布为背景的画面去作为前景, 然后用一台实时图形计算机中所进行的利用三维动画软件生产的三维动作图形来作为要求中所需要的虚拟场景, 而后通过跟踪系统将开始到结束所采集到的摄像机参数传给计算机图形工作站, 并进行相应的计算, 最后产生与拍摄实景相类的虚拟产场景。在这过程中, 运用了几种关键技术, 是虚拟演播室的重要技术特点。

图1 为虚拟演播室的系统构成。

1.1 摄像机跟踪技术

摄像机跟踪技术可以在拍摄活动中获取计算机的实际位置参数以及动作参数, 以此来判计算机与主持人、演员、摄像机等相互间的位置关系。而在虚拟演播室的节目制作中, 一般需要二到三个摄像机。在演播室现场时, 虚拟摄像机可以与现场摄像机保持同步。摄像机的跟踪要求要有足够的精度。以变焦比为20 倍、60 万像素的2/3 英寸CCD摄像机为例, 需要角度定位精度和分辨率达到0.001 度。

1.2 辅助摄像机技术

它不同于摄像机跟踪技术, 辅助摄像机技术比较重视以图形识别技术为基础, 是一种较为小型的专用摄像机, 通常安装在演播室摄像机的顶部。它在演播室中, 不仅可以使演播室中摄像机的拍摄不受任何限制, 还可以实现宽角度的拍摄, 以及极端推进、室外操作应用等。

1.3 灯光技术

灯光在电视节目的制作中有着无与伦比的重要作用, 而在虚拟演播室中, 灯光也是一个不可或缺的因素。在虚拟演播室当中, 所有的光色必须以蓝色为场地内的基准色, 以此适应色键抠像的要求。在现在, 传统的三点式布光的灯管技术方法已经发生了改变, 布光问题逐渐得到改善, 虚拟场景中的真实感逐渐增加。

1.4 色键技术

色键技术是指一种利用电子技术方法去完成的特技功能, 传统的色键技术, 是将主持人从布置的蓝色幕布下提出来, 并产生一个前景遮信号。虚拟演播室基于传统色键技术上有了新的改变, 它增加了深度键 (Depth Key) , 这样不仅可以使表演者围绕虚拟物体运动, 还可以穿过虚拟物体, 使得效果更加真实。

2 虚拟演播室的优势及应用

伴随着虚拟演播室的发展, 与其相关的产品及相关技术的开发生产, 使得虚拟演播室的作用逐渐被人熟知。虚拟演播室主要有以下几个优势。

2.1 不需要搭建实景, 节省成本

由前文我们可以知道, 虚拟演播室并不需要去搭建实景, 也不用在演播室进行制景和拆景工作, 它只需要利用多种三维动画软件, 就可以进行制作模拟接近真实地三维场景。一定程度上节省了节目制作成本, 不用花费太多的人力、物力和财力。

2.2 创新思维, 满足观众需求

虚拟演播室不需要搭建实景就可以制造出想要的场景, 创作人员可以在此基础上大胆想象, 使思维得到充分的发展。这些虚拟场景不仅可以是真实场景的模拟, 也可以是脑海中想象的世界, 也可以是二者的结合, 打破传统场景限制, 满足观众的需求。

2.3 快速进行场景更换, 便捷有效

虚拟演播室不像传统节目录制一样, 每做一个节目就更新一个场景, 不仅消耗人力、物力, 也延长了工作时间。同时在场景更换中也会产生新的问题, 非常麻烦不便捷。虚拟演播室可以随时进行场景的修改和更改, 甚至可以反复使用, 电视节目的录制不再受地域的限制, 同一个节目还能够同时进行。虽然虚拟演播室具有这么多的优势, 但在全面普及和推广应用上还是存在难度, 因为虚拟演播室所需要的机器设备大多价格昂贵, 一次性投资较大, 一些小公司由于资金限制, 很难开发利用。但在另一种程度上来看, 它具有长远作用, 因为其本身在不断的发展, 技术在不断的改进, 生命力旺盛, 在节目制作中, 优势将会越来越明显, 发挥出更大的作用。

在如今, 虚拟演播室多应用于中小型规模的演播室播出, 例如天气预告、新闻访谈之类。这些小规模的电视节目不需要大的场景范围, 需求的摄像机机位也少, 演播人员也不多, 但是这些电视节目比较需求后期制作, 而且播放时间也很紧, 因此, 虚拟演播室对这类电视节目具有不能代替的作用。

在电视节目制作中, 虚拟演播室需要应用三维场景以及虚拟特效的设计。因此要求设计师会采用三维制作软件, 同时具有创新思维和相应的制作能力。在节目制作过程根据节目要求设计一些动画要素区配合节目的制作, 且在对场景设计时, 注意人物比例, 避免人物比例失调这种错误。在设计时, 应当事先准备好草图, 有秩序的设计好各个环节, 以免到时候动作慌乱, 使得虚拟演播室进展不顺利。

此外, 虚拟演播室技术还可以应用在拍摄广告、电视剧等方面。这些节目形式较为多样化, 同时变化比较频繁, 而且不要求直播, 因此, 完全可以借助虚拟演播技术做一些想要的场景效果。虽然目前虚拟演播技术不能完全去代替传统演播室, 但由于其低成本, 高利用价值, 随着虚拟演播技术的发展, 它的应用也会越来越广泛。

3 运用虚拟演播室应注意的问题

虚拟演播室在电视节目制作中起着重要作用。但在运用时, 也应注意几点问题:第一, 需要用科学和实事求是的态度去对待。比如说当用户准备选择虚拟演播室时, 应该考虑虚拟演播室的实用性、稳定性、先进性、扩展性、兼容性以及它所在存在一些基本特征。第二, 需要考虑虚拟演播室的现实性。比如说, 在虚拟演播室的运用中, 由于演员在处在表演的情况下, 并不知道发生了什么, 因此可能会出现一些与现实相悖的情况, 如隔空取物、穿墙而过之类。因此需要调整场景设置和演员去规划走位。第三, 需要考虑灯光的具体情况。灯光在虚拟演播室的运用中具有重要地位, 所有的灯光都必要保证在蓝色的空间场地中能够适应色键器抠像的技术要求。第四, 需要考虑蓝室的设计。在虚拟演播室当中, 简单的蓝背景已经不能满足拍摄要求, 需要考虑设计蓝室才能够满足拍摄要求。

4 结论

在如今, 人们越来越重视精神层面的培养, 利用科学技术去满足思维想象的要求。电视行业的飞速发展, 虚拟演播室有着不可磨灭的重要作用。虚拟演播技术不仅有利于电视台节省人力、物力及财力, 同时还能够为电视台节目制作开发一只具有高素质高技术能力的队伍。

摘要：虚拟演播室因为其设置虚拟场景的特性, 可以自由的对演播室场景进行各种具有创意的设计。同时大大缩短了电视节目制作的周期, 能有效提高演播室的工作效率。本文通过阐述虚拟演播室的技术特点, 深入剖析虚拟演播室的优势, 同时展开虚拟演播室应用分析。

关键词：虚拟演播室,特点,功能优势

参考文献

[1]赵海城, 王伟, 李志霞, 邹德伟, 于静.虚拟演播室的应用技术浅析[J].演艺科技, 2011, 4:40-43.

虚拟演播室的应用技术 篇2

关键词：虚拟演播室 城市电视台 电视节目

在虚拟演播室的系统中，可以利用背景或者是道具来生成现实中的不存在的事情，并且可以引入大量的虚拟的环境和道具等，可以创造出更加具有生动活泼的节目。而高清虚拟演播室的系统可以在很大程度上更好地提升节目的质量，使得场景显得更加逼真;与此同时，高清虚拟演播室的技术中可以进行摄像机的定位跟踪，切实提高城市电视台节目的工作效率。而且作为一种全新的电视节目制作技术，可以进一步拓展节目制作的方式和提升节目的品质打下坚实的技术基础，从而可以实现城市电视台节目的创新发展。

1 高清虚拟演播室录制系统的分析

1.1 虚拟的植入技术研究

在高清虚拟演播室的系统中，通过对虚拟演播室系统进行科学合理的`规划，可以进一步完成虚拟植入技术的运用，并且从本质上看，这是一套系统中的两种不同功能。虚拟植入技术一般是直接运用在直播技术上的，可以在节目的制作过程中适时加入一些虚拟的前景，例如，星光和烟雾等，通过这些元素可以极大丰富电视台节目的舞台元素，增强电视节目的色彩感。而且高清虚拟演播室的机械跟踪摄像机机位的选择以及HDVG的渲染平台上进行结合，在HDVG的主机内部上，可以将虚拟的前景尽可能地与演播室的实景进行利用，并尽快合成一路完整的电视节目包装信号，直接输送到切换台，之后便可以由切换台进行切换播出。例如，近年来，春晚便开始使用虚拟植入技术来进行现场的直播，并且已经取得不错的收视效果。

1.2 高清虚拟演播室信号输出流程分析

虚拟演播室技术特点及应用 篇3

关键词 虚拟演播室 技术特点 应用

引言

虚拟演播室（Virtual Studio，VS）是计算机技术在电视节目制作领域的最新应用之一，是一种基于虚拟现实的电视节目制作技术，它具有制景费用低廉、更换布景方便，便于发挥主创人员创意，实现其他技术难以完成的特技的优势，因此它的出现，不但成功地展示了所有能想象到的一切，而且电视给人们带来了焕然一新的视觉效果。

为了产生出逼真视觉的场景效果，用计算机场景工作站生成的三维图像代替简单的二维图像作为演播室的“虚拟”背景，并跟踪摄像机运动实时调整和“移动”该背景，使之与拍摄的主持人图像（前景）同步变换，实现三维场景的移动变换与真实摄像机相一致的模拟效果，这就是三维图形学、人工智能、模式识别与计算机图形图像处理相结合的虚拟演播室技术。它一般由一套计算机系统、电视摄像机（装有摄像机跟踪器）、三维场景跟踪器、色键器以及视音频切换等构成，其实质是将计算机产生的虚拟三维场景与摄像机现场拍摄的演员（或节目主持人）表演的活动图像图像进行数字化实时合成，使演员（或节目主持人）的表演（前景）与虚拟场景（背景）达到同步的变化，从而实现前景与背景的完美结合。

1 虚拟演播室工作原理

不同虚拟演播室对软件的要求不尽相同，但其核心部分却大同小异。虚拟演播室主要由摄像机、摄像机跟踪系统、计算机图形工作站、色键合成器4个部分组成。摄像机主要用于摄取蓝色幕布前真实的人或物。摄像机跟踪系统主要用于获取摄像机在演播室中的实际位置参数和动作参数。计算机图形工作站主要用于生成实施虚拟场景。色键合成器主要用于于将摄像机前景和计算机虚拟场景合成为一个图像。

虚拟演播室的工作原理如图1所示，把摄像机拍摄到的一蓝色幕布为背景的画面作为前景，用一台超级实时图形计算机中的三位动画软件生成的三维动作图形作为虚拟场景，通过跟踪器系统把采集到的摄像机的运动参数实时传送给计算机图形工作站，计算机图形工作站经大量运算后，产生于实际摄像机拍摄的实景画面匹配的虚拟场景。再通过深度键和色键将前景与虚拟场景合成为一个图像输出，达到以假换真的效果。

2 虚拟演播室关键技术

2.1 摄像机跟踪技术

摄像机跟踪技术是虚拟演播室中一项关键技术，它可以获取计算机在演播室中的实际位置参数和动作参数，从而判断摄像机、演员或节目主持人、计算机虚拟场景之间的相对位置关系，帮助系统实现真实摄像机与虚拟摄像机的锁定。目前，摄像机跟踪技术主要有图形识别、机械传感、红外线传感和超声波传感4种方式，每种方式都各有优劣，分别适用于不同的应用环境，4种方式的原理和比较如下图所示。

在虚拟演播室节目制作过程中，虚拟演播室专用数字摄像机通常为二到三个，摄像机配有运动检测和识别系统，即摄像机跟踪器。其原理是将检测到的摄像机的推、拉、摇、移、聚焦、变焦乃至升降等传感部位的运动数据，通过一个“传感器”装置传输到“校准器”，这样，理想情况下，现场摄像机与虚拟演播室中“虚拟”的摄像机被相对地锁定在一个位置上。当现场演播室摄像机运动时，虚拟摄像机受跟踪器的控制可以实时地与现场摄像机保持同步。

2.2 辅助摄像机技术

辅助摄像机技术是以图形识别技术为基础，可以说是图形识别系统的一种扩展。辅助摄像机是一种专用的小型摄像机，它可安装在任何一个演播室摄像机的顶部。而格子图案可以是任意颜色的，可安装于摄像师的后部、侧墙或天花板上。当演播室摄像机拍摄表演者时，辅助摄像机就会拍摄到格子图案，通过格子图案的视频图像信号进行分析，就可以得到演播室摄像机的各种参数。使用辅助摄像机技术后，演播室摄像机的拍摄可不受任何限制，可实现极端推进、宽角度拍摄、室外操作级费蓝演播室应用等。

2.3 “垃圾色块”技术

使用虚拟演播室系统制作节目时，当摄像机无意间拍摄到非蓝区域时，会出现“穿帮”现象。为了克服这一现象，出现了“垃圾色块”技术，或称为“填补彩底”技术。使用这一技术后，摄像机拍摄到的非蓝区域可自动由“垃圾色块”来填补，因此它具有“背景保护”功能，使演播的范围大大超出了演播室的蓝色背景范围。另外，这种技术还可用来制作虚拟天花板。

2.4 计算机虚拟场景生成技术

虚拟演播室系统配备的计算机是一个小型计算机网络，主机为网络中心，它是虚拟演播室的控制中心，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。

其中，在虚拟节目准备中的一个重要任务就是建立三维模型。虚拟演播室的背景图像可以是来自录像机或摄像机的活动视频，也可以是静止图像等，但使用最多的是由计算机创作的二维或三维模型，即虚拟场景。有别于普通的电视节目后期制作和三维动画技术，虚拟演播室技术更加强调制作的现场感和可扩充的实时性。用计算机建立三维场景几乎不受现实的限制，因此，创作人员得以在节目需求的基础上根据想象自由发挥。场景的大小、布局、材料和动画等等都可以是任意的，只要设计得当，就可以制作出任何以往想都不敢想的虚拟场景。虚拟演播室系统还可以用建模软件控制合适的贴图、灯光、模型等参数，给场景中的物体贴画，加光影和润色，使其更具真实感。在虚拟场景中，主持人可以来回走动，场景中的虚拟物体可以实时的移动和处理，电视窗口能显示外部视频源送来的视频信号。主持人不仅能在虚拟物体的前面或后面，并且能隐藏在物体的里面。

2.5 灯光技术

灯光对于电视节目的制作向来占用相当重要的地位，在虚拟演播室中更是这样，所有光色必须保证蓝色空间场地基色，以适应色键器抠像的技术要求。虚拟演播室的无限蓝箱给灯光的处理带来了新的要求，传统的三点式布光的方法要有所变化，处理好布光问题可大大增加虚拟场景的真实感。对于地面、墙面的光线要尽量做到均匀、无阴影，要注意把握人物主体与蓝色背景之间布光的比例，另一方面，要注意现场真实灯光与虚拟系统生成的场景光效之间的协调，以增强真实感。

2.6 色键技术

虚拟演播室对色键技术提出了更高的要求，为了将前景画面和虚拟背景很好的合在一起，要求色键具有纵深方向的信息，即虚拟摄像机到每个像素的距离。这是一种基于计算机产生的三维布景画面的混合技术，被称之为深度键。使用传统的色键技术，将主持人丛蓝色幕布中提取出来，同时产生一个前景遮挡信号即键信号，然后通过深度键发生器求出键的深度值。在传统的抠像技术的基础上增加了深度键，可以让表演者处在虚拟场景的正确位置中，这样表演者可以走到虚拟物体的前面、后面或处于虚拟物体的内部，甚至可以穿过虚拟物体，给观众真实的距感，与传统色键相比，用深度键抠像的效果更自然和逼真。

2.7 蓝箱技术

蓝箱也称为蓝背景，它是主持人活动的实际场景及虚拟制作的基本依据。蓝箱的好坏，直接关系到色键像的质量。蓝背景可采用蓝幕布，但最好采用蓝背景漆。

蓝箱的设计首先要考虑空间结构。建议最好是选用面积适合的小演播室作为虚拟演播室专用，另外，要根据虚拟演播室的机位，来设计蓝箱的形状并计算其大小。

其次要考虑制作工艺，重点是背景制作，一般来说蓝色能更好地保护人体的皮肤颜色；物体周围的蓝色弱色调没有绿色弱色调显眼；演员们在蓝色环境，工作要比红色环境中愉快。蓝背景漆应使用添加有阻燃剂、哑光、具有一定耐磨度的纯正的色键蓝色，以保证最好的色键效果。

其它新技术还包括虚拟阴影及反射、虚拟散焦、高速数字视频处理等等。利用虚拟阴影及反射技术可进一步增强场景的真实感。虚拟散焦功能可模仿几何光学的原理，对虚拟场景中的远处景物进行散焦处理，从而增强场景的纵深感。新的数字视频处理器可完成高达每秒30亿次的操作，可建立逼真的3D环境。

3 虚拟演播室技术的应用

虚拟演播室的优势是显而易见的，从画面可以明显看出，电脑生成的背景与演员之间的融合简直是天衣无缝。使用虚拟演播室制作新闻、体育、娱乐、访谈、天气预报和一些教育类节目是比较理想的，因为这些节目在制作上具有连续性和重复性，制作一个场景就可以重复利用多次。在世界各大电视台，这样的节目不胜枚举。在演播室内搭建摩天大楼，演员在月球进行“实况转播”，演播室里刮龙卷风等等。

3.1 虚拟重放

虚拟重放系统主要应用于足球等球类比赛的转播及评论节目。它通过先进的视频跟踪技术和三维重建技术，可自动跟踪运动员或球，并突出显示他们的运动轨迹或路线，测量运动员和球的速度以及两物体之间的距离，并可在视频图像上直接描画各种箭头、轨迹、路线和标志。这套系统需要事先存储体育场的三维模型。另外，准备素材需要几分钟的时间。虚拟重放系统将逐步改变体育节目的转播方式，它可部分代替慢速重放，可从各个角度模仿真实比赛的情况，因此呈现在观众面前的将不再是“有争议”的或是难以判断的情况。

3.2 数字重放

数字重放系统主要应用于体育比赛的报道及评述节目。它能迅速重放各种精彩场面，在重放时，通过使用先进的视频跟踪技术，可突出显示并自动追踪关键运动员或球，显示他们的运动轨迹或路线，测量并显示运动员和球的速度以及两物体之间的距离，可在视频图像上直接描画各种箭头、轨迹、路线和标志。对于观众来说，数字重放系统可使他们更清楚地了解比赛中的每一个细节，从而能更好地欣赏比赛。对于体育评论员和球队教练来说，数字重放系统是一个理想的分析工具。

3.3 虚拟广告

虚拟广告系统可在体育节目或文艺节目的直播期间，将演播室制作的虚拟广告牌插入到赛场或表演场的空地上，或用虚拟广告牌替换掉场地上原有的广告牌，合成后可达到以假乱真的效果，观众丝毫不会觉察。利用虚拟广告系统有很多优点，首先，在对不同的地区进行转播时，可插入不同的广告，增强广告的有效性，提高资源利用率。另外，赛场上的广告可以不再是静止的，可以将插入的虚拟广告作成动画形式，各种二维或三维的动画广告更能吸引观众的注意力。此外，使用虚拟广告后，广告位置不再局限于场地的边边角角，如果愿意，整个场地都可以放置虚拟广告，广告尺寸也不会有任何限制。而且，虚拟广告可插入到以前无法利用的空间，如水面、沙滩、雪地或非常高的地方。

3.4 虚拟采访

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播音员实时结合在一个虚拟背景中，两个人物可以面对面的交谈和表演，对观众来讲就好像真的采访者请到了演播室中一样。

3.5 移动场景

移动场景也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。摄像机可从任意角度拍摄，得到的格子图案信息可控制生成装置生成与面板透视关系一致的视频或动画。最后经色键合成后，在相应于面板的位置就会出现视频或动画，且其透视关系与面板完全一致。移动场景功能非常适合于体育报道、实况采访、天气预报、现场新闻报道等节目，它可给节目增添活力，带来耳目一新的感觉。例如：英国EPO公司制作二战中被毁的一座大型教堂的建筑结构的录像。教堂尚未重建，但用超级计算机制作出教堂的立体画面，用一台虚拟的摄像机从各个角度做推拉、旋转等动作拍摄。30分钟画面用了6-8周时间，一座宏伟的教堂便“出现”了。

3.6 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。

3.7 火箭以及其它太空飞行器的虚拟直播

火箭以及其它太空飞行器的虚拟直播系统，对于火箭这一类太空飞行器，无法通过安装固定跟踪摄像机的方法来获得其空中飞行的直播图像，但是通过对其飞行姿态参数的遥测，可利用虚拟演播室技术来获取其飞行姿态的虚拟直播图像。

虚拟演播室技术的发展很快，应用也包括很多方面，这里只介绍了其中的几个主要方面。

4 小结

浅析虚拟演播室技术的教育应用 篇4

1.1 虚拟演播室的概念

虚拟演播室 (Virtual Studio) 是近年来虚拟现实技术和传统的色键抠像技术相结合的产物, 是一种将真实摄像机所拍摄的画面实时地与计算机图形工作站生成的三维虚拟场景进行合成的新型电视节目前期制作系统。

1.2 虚拟演播室的基本原理

在虚拟演播室中, 把摄像机拍摄到的人物、景物称为前景图像, 而把通过计算机动画软件制作的二维或三维动画图形, 称为虚拟背景或虚拟场景。我们知, 虽然虚拟演播室前景、背景图像也是靠色键技术合成的, 但二者之间却有“同步联动”关系, 即将拍摄前景的摄像机进行摇移、俯仰、变焦、聚焦动作时, 可以通过获取摄像机的各种运动参数 (摇移、俯仰、变焦、聚焦、摄像机空间位置等) , 去控制背景图像生成装置, 使之生成与前景图像保持透视关系的背景图像, 最后通过色键将前景、背景图像合成输出。

2、虚拟演播室技术在教育应用中的优势与不足

2.1 虚拟演播室技术的优势

虚拟演播室之所以能在教育应用中开辟新局面是因为其有着其他媒体和技术所没有的优点:

2.1.1 创意自由, 布景方便

随着信息技术和多媒体技术的发展, 虚拟演播室产生的虚拟场景几乎不受限制, 实现真实场景无法达到的许多效果, 给创作人员带来了充足的创意空间, 教学设计思路也不再被演播室的大小和节目组资金状况所限制。只要符合教学目的要求, 创作人员可任意想象、自由发挥。同时, 虚拟演播室技术在布景方面有得天独厚的能力, 计算机能够生成在真实演播室中无法制作的背景。

2.1.2 生动有趣, 提高效率

由于虚拟演播室技术中的布景都是合乎比例的立体设计, 因此当摄像机移动时, 虚拟的布景与前景画面都会出现相应的变化, 形成“真实”的虚拟画面。演播室现场视频可以实时地与计算机产生的三维图形完美地组合在一起, 人物和虚拟场景可以实现天衣无缝的结合, 使播出的效果达到一种惊人的、传统技术望尘莫及的全新境界。借助虚拟演播室技术, 不仅能将一些抽象的理论、烦琐的公式推导, 用图形显示的方式和虚拟的场景展示在学生面前, 而且活跃了课堂气氛, 在寓教于乐的气氛中, 达到了理解和掌握基本内容的目的, 起到事半功倍的效果。

2.1.3 节约资金, 省时省力

虚拟演播室只需一个蓝幕布景, 利用虚拟现实技术, 可以制作出各种形式的、能与主题相配的场景。利用虚拟演播室技术, 可以方便地对虚拟场景 (教具) 增删、移位等变化, 这为教学的设计创意提供了极大的方便。此外, 同一演播室能为多套节目所用, 不需要增加额外的制景费用, 使演播室资源得到充分利用, 从而大大降低了由于教育节目多样化带来的对空间、时间和财力的要求。

2.2 虚拟演播室技术的不足

2.2.1 真实性不足

这是因为虚拟场景的生成不仅受软件功能缺陷的限制, 而且硬件速度问题也是一个制约因素。虽然现在能使用三维虚拟演播室达到逼真的三维效果, 但价格昂贵仍是一个不可逾越的障碍。

2.2.2 对操作者有较高的要求

利用虚拟演播室进行节目创作更加复杂, 对节目制作人员也提出了更高的要求, 尤其是三维系统运作过于复杂, 非专业人士很难胜任操作。

2.2.3 灯光问题

虚拟演播室的灯光效果不如实景具有亲和力, 近景的光线“平”, 没有层次, 远、中、近景难以做到近实、远虚的真实效果, 虚拟灯光与实际灯光存在位置、强弱、冷暖、数量等著异, 容易导致主持人与生成的场景脱节。

2.2.4 延时问题

虚拟场景的生成不仅存在摄像跟踪延时, 而且系统接受、处理和运算数据都需要时间。因此在前景与虚拟场景合成之前, 首先要对前景进行相应的延时处理, 另外声音信号也要做相同的延时处理, 以保证演员的声音与口型一致, 以确保观众看到的音视频同步。

3. 虚拟演播室技术在教育中的应用现状与未来发展

3.1 应用现状

随着计算机图形处理技术、多媒体技术、视频数字化的发展, 不仅虚拟演播室技术日趋完善, 已经达到了实际应用的程度, 而且虚拟演播室系统的性价比得到大幅提升, 加快了虚拟演播室在教育领域的应用速度。虚拟演播室在教育领域中的应用, 越来越引起了教育界人士的重视。虚拟演播室建设, 已成为目前教育技术界人士所关注的问题之一。

在教育电视节目中, 虚拟演播室技术在虚拟场景的生成方面的突出优势为教育节目提供了丰富的创作手段。虚拟演播室主要应用于场景的制作, 场景的设计随教学形式或课程内容而变化。

在远程教学中, 虚拟演播室技术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面对面地相互交谈、演示, 学生觉察不到他们是身处异地, 增强现场感、参与感。

3.2 未来发展

随着信息化、数字化平台的不断涌现, 实时地将众多数据以图形、场景的模式加入到虚拟演播室系统中, 是其中的一个重要发展方向。而利用这些新技术制作教育电视节目并非还很遥远, 期待着它们的出现给我们带来全新的感受和冲击力。同时, 近年来提出的MPEG-4压缩技术是一种基于对象的编码方式, 非常适合于教育虚拟演播室系统, 它的出现必将对虚拟演播室技术的发展及应用起很大的推动作用。随着这项技术的发展, 虚拟演播室系统将会在教育电视节目制作领域发挥出不可估量的重要作用。

关注虚拟演播室技术的发展, 探索虚拟演播室技术在教育中的运用方法、模式和基本原则是教育技术工作者的新任务。

摘要：虚拟演播室技术的应用为教育技术工作者把先进的教育思想整合到目前的教学实践中开拓了思路。本文通过叙述虚拟演播室的概念、基本原理, 分析虚拟演播室技术在教育应用的优势与不足, 从而指出虚拟演播室在教育应用中应用现状及未来发展。

关键词：虚拟演播室,教育应用

参考文献

[1]涂涛, 叶永沛.虚拟演播室技术在教育教学中的应用[J].中国电化教育, 2004, (05) :83-85

虚拟演播室的应用技术 篇5

【关键词】虚拟演播室系统 院校教学 网络远程教育

【中图分类号】G52【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）23-0030-02

虚拟演播室是一种新型的电视制作技术，它是计算机虚拟现实技术与传统的演播室色键抠像技术相结合而生成的技术。它的核心在于用摄像机的镜头变化与位置变化来控制计算机中的虚拟摄像机的变化，从而获得更加真实的电视画面。当前虚拟演播室技术被广泛应用于军队院校教学机构中，为军队院校教学注入了新鲜的发展血液。

一、关于虚拟演播室技术的概述

（一）虚拟演播室技术的含义

所谓虚拟演播室技术，就是指一种新型的电视节目制作工具与技术，它包括摄像机跟踪技术、计算机虚拟场景设计技术、色键抠像技术、视频合成技术、灯光技术等部分。它是在传统色键抠像技术的基础上，利用视频合成技术和计算机三维图形技术，根据摄像机的参数与位置，使三维虚拟场景的前景与透视关系保持一致，在经过色键抠像技术合成后，使得前景中的人物看起来像是浸进于计算机所产生的三维虚拟场景中，而且能在其中运动，最终创造出立体感强、逼真的电视演播室效果，给人们带来新的视觉享受的技术。

（二）虚拟演播室的关键技术

1.计算机虚拟场景生成技术

所谓计算机虚拟场景生成技术，是指利用虚拟演播室配备的计算机调整事先做好的三维虚拟场景，并根据主机传送过来的摄像机运用数据及时地计算出虚拟场景中三维电脑场景的运动，进而建立三维模型。它主要分为三维虚拟演播系统与二维虚拟演播室系统两个部分。

2.摄像机跟踪技术

摄像机跟踪技术是虚拟演播室技术中的一项关键性的技术，主要包括红外线传感，图像识别，超声波传感，机械传感等部分组成。它可以提供摄像机的运动来获取计算机在虚拟演播室中的实际的动作参数数据与位置参数数据，进而判断教员、学员、计算机虚拟的场景及摄像机之间的关系，帮助后期制作人员确定虚拟摄像机与真实摄像机之间的对应关系。

它的工作原理是计算机将监测到的摄像机的聚焦、升降、拉、摇、移等运动的数据，通过传感器传送到校准器，使得真实摄像机与虚拟摄像机的位置关系是一致的。

3.辅助摄像机技术

辅助摄像机技术是以图形识别技术为基础，可以说是图形识别系统的一种扩展。辅助摄像机是一种专用的小型摄像机，它可安装在任何一个演播室摄像机的顶部。而格子图案可以是任意颜色的，可安装于摄像师的后部、侧墙或天花板上。当演播室摄像机拍摄表演者时，辅助摄像机就会拍摄到格子图案，通过格子图案的视频图像信号进行分析，就可以得到演播室摄像机的各种参数。使用辅助摄像机技术后，演播室摄像机的拍摄可不受任何限制，可实现极端推进、宽角度拍摄、室外操作级非蓝演播室应用等。

4.灯光技术

在虚拟演播室内，所有的灯光必须保持与蓝色场地的基色相一致，对于演播室的墙面与地面的灯光要做到没有阴影、均匀的效果。同时要协调虚拟演播室系统生成的场景灯光与现实灯光的光色相一致。

5.“垃圾色块”技术

使用虚拟演播室系统制作节目时，当摄像机无意间拍摄到非蓝区域时，会出现“穿帮”现象。为了克服这一现象，出现了“垃圾色块”技术，或称为“填补彩底”技术。使用这一技术后，摄像机拍摄到的非蓝区域可自动由“垃圾色块”来填补，因此它具有“背景保护”功能，使演播的范围大大超出了演播室的蓝色背景范围。另外，这种技术还可用来制作虚拟天花板。

6.色键抠像技术

色键抠像技术，就是指在构成虚拟演播室系统的过程中，色键要具备纵深方向的信息，也就是要求虚拟演播室的摄像机到每一个色键对应的像素的距离。在传统色键抠像技术的基础上加入深度色键，可以达到这样的目的。人物在虚拟演播室的位置是精确的，人物可以处于虚拟演播室内物体的任何一个地方，给电视观众最真实的距离感。

7.视频合成技术

视频合成技术，是指充分利用色键抠像技术，将虚拟演播室内的背景与前景相混合，将拍摄的录像和虚拟场景结合，通过运用色键技术中的色键混合器、视频帧同步器、前景视频延时器来共同完成，最后导出视频。

二、虚拟演播室技术应用

在传统的演播室制作电视节目时，有一定的局限性，如叠加合成的节目画面缺乏景深和真实感，合成的画面使人感觉较生硬等。但在虚拟演播室系统中引入了虚拟现实技术中的信息交互技术，它将虚拟摄像机与真实摄像机锁定，摄像机拍摄的图像与电脑制作的虚拟场景完美结合。因此用计算机制作出来的三维背景可随真实摄像机的推拉摇移而产生正确的透视变化，使合成画面的真实性大为增加，接近实景中的拍摄效果。

虚拟演播室工作流程如下：

1.蓝色实景现场

虚拟演播室是色键抠像技术与电脑虚拟现实相结合的产物，它与传统演播室大不相同。它以计算机三维动画“虚拟”出的场景取代道具实景，摄像机所拍摄的现场已不是一般意义上的主讲教员或学员活动的地方，而是虚拟画面应用空间的组成部分，它的实际意义仅仅是空间场地尺寸的大小，现场所有布景全部由单一的蓝色所取代，以作为将来抠像的基准色，图像的前景是不同机位的摄像机拍摄到的主讲教员的画面素材，教员所在的实景现场的全部蓝色区域将被合成到计算机三维动画生成的虚拟场景中。

2.摄像机跟踪技术

虚拟演播室中的一项关键技术是摄像机跟踪技术，即如何判断摄像机、被摄人物、“虚拟”背景之间的相对位置关系，使之实现“同步”。实现“同步”的关键是连续跟踪获得摄像机的运动参数，这些参数包括镜头运动参数、聚焦、变焦、光圈、机头运动参数，摇动及空间位置参数，移动位置参数等。目前成熟的跟踪技术主要有图形识别和以机械传感器为基础的跟踪系统两种方式，同时这也是虚拟演播室两大类别的主要区别。图形识别方式需要一个画有特殊网格的蓝色背景幕布，它将摄像机所拍摄的画面送到数字视频处理器中进行处理。通过对该画面中网格固有的不同特性和透视关系进行计算，得出有关摄像机的运动参数，机械传感器则是通过安装在摄像机云台及镜头上的传感器获得有关摄像机的动作参数。这两种方式各有特点，图形识别方式的优点是对摄像机的数量和操作不加限制，可以配置多台摄像机并给予摄像师最大的操作自由度。缺点是要对所拍画面进行大量的数据计算会造成较大的延时。只有当被摄画面包含一定数量的网格时才能进行测量计算，这使被拍摄人物的活动范围受到一定的限制。为了精确跟踪计算，必须保持用于识别背景的网格始终清晰。这使得摄像机景深范围受到限制，无法拍摄特写镜头，由于背景采用深浅两种蓝色，对灯光布置的要求非常严格，而且要使用质量较高的色键控制器进行抠像。机械传感方式可以弥补图形识别方式的不足之处，但其最大缺点是摄像机拍摄时不能移动，位置必须固定每换一个位置都要重新进行定位调整。

3.计算机部分图形工作站硬件

虚拟演播室系统配备的计算机目前主要有两种：基于Unix系统的图形工作站和基于Windows NT系统平台的PC机，它像一个小型计算机网络，主机为网络中心，它是虚拟演播室的控制中心，是虚拟演播室节目制作的导控台。它除了调用和调整事先做好的三维虚拟场景，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。在这里，图形发生器扮演着十分重要的角色，它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软件。目前三维建模和动画软件很多，在这里不介绍了。

三、虚拟演播室在院校教育技术中的发展

虚拟演播室系统的运用，可以突破传统电化教育的局限性。虚拟演播室的一个重要优点就是空间的虚拟性和模拟手段的多样性，能够从根本上改变传统电化教育中依托演播室录制课程的空间和技术局限，改变传统演播室建设成本高、课程互动少、教学模式单一等现实问题。

虚拟演播室系统的运用，还可以克服网络远程教育先天不足。网络远程教育中，如何完美地将教学课件与教学视频结合在一起一直是教育技术工作者试图解决的问题，但是效果往往并不理想。通过虚拟演播室技术，制作人员可以通过电子背景的切换，将主讲人完美地嵌入教学课件中，达到较好的教学效果。

此外，在传统教学中，受制于实验设备、实验场地、教学经费、教学条件等诸多因素的限制，某些高成本课程开设难度较大。利用虚拟演播室系统，学员可以在虚拟化的条件下进行教学与实验操作，可以获得与现实教学比较一致的教学体会，从而在控制成本的情况下，提高教学效果。

虚拟演播室的优势是显而易见的，但它在技术和应用方面也存在一定的局限性，比如会因计算机的运算速度跟不上而被迫放弃一些复杂的背景等，但随着计算机技术的发展和计算机三维图像软件的开发，虚拟演播室技术必将不断完善。它将与真实演播室混合发展，为院校教学和现代化远程教育精品课资源建设节目制作拓展更大的空间。

参考文献：

[1]唐忠，阳革锋.《虚拟演播室系统的设计与实现》 桂林电子科技大学，2009年12月

[2]郑翔.虚拟演播室技术特点及应用[J].有限电视技术，2011（6）

虚拟演播室的应用技术 篇6

虚拟演播室系统 (The Virtual Studio System, 简称VSS) 是在高速图形计算机和视频色键技术的基础上而形成的新型技术, 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, 使两者有一种天衣无缝的融合, 在电视画面上收到了在演播室虚拟的的那种新的环境和气氛, 从而使画面获得完美的合成。

1. 虚拟技术在应用过程中的优势

1.1 高精度高准确的跟踪

跟踪是考核虚拟演播室的关键指标之一, 是使虚拟环境中的前景和现实的场景不会分开一种技术, 让人看上去不会是两个环境。跟踪的方法有很多, 主要就是使用光栅旋转编码器、网格识别、辅助摄像机光图形接力等几种跟踪方式, 任何一种跟踪方法, 跟踪的自由度都必须独立, 相互之间不能牵连。跟踪也要形成自身的系统, 和前景色键无关, 跟踪也必须是物理摄像机对虚拟摄像机间的直接赋值与控制, 不能通过中间环节进行。

1.2 对影视节目的创作水平有了显著的提高, 拓展了创作人员的想象空间。

传统演播室录制的节目, 常常需要营造一个丰富的场景, 制作人员就得耗费大量物力、人力去搭建一个场景, 而这种制作出来的场景只能提供给几个特定的节目使用, 使用率不高, 浪费严重, 制作人员也要受到很多的限制, 有很多有创意有特色场景无法达到预期的效果, 而虚拟演播室就能够使这个创作空间得到最充分的发挥, 虚拟场景是在计算机内形成的, 不受时间和空间的限制, 能制作出很多宏大的场景, 创造出传统演播室无法比拟的场景, 使节目在制作中创造更加真实的效果, 变得更加丰富多彩, 关键是还节省了人力、物力和财力, 大大的降低了制作成本。

1.3 数字特技功能的丰富发展

信息技术的发展让现代影视制作有了新的发展契机, 同时也提高了节目的观赏性、可看性, 数字特技让传统节目制作中无法实现的场景成为现实, 在数字特技功能面前, 只有你想不到的, 没有它做不到的, 虽然有些夸张, 但他确实给导演及美术师提供了充分的创作空间, 丰富了演播室的节目。

2. 虚拟演播室的技术关键在于把虚拟背景与前景完美的融合在一起, 它通常由摄像机的跟踪、计算机虚拟背景的生成、色键技术三个组成部分

2.1 摄像机的跟踪

摄像机追踪技术是虚拟演播室系统来最重要的部分之一, 摄像机的跟踪要精确的获取摄像机当前的位置、方向和镜头等参数, 并把这些参数传递给用于生成三维背景画面的计算机, 让虚拟摄像机和真实摄像机同步。摄像机追踪技术通过获取演播室中的动作参数以及实际位置参数, 从而才能判断出演员或主持人、摄像机、计算机虚拟场景之间的相对位置关系, 能够使系统实现真实摄像机与虚拟摄像机的锁定。如果把摄像机固定在一个位置上, 踪系统只能测量摄像机的俯仰和摇移动作, 不能测量到X、Y、Z的位置改变, 这样会使背景显得平板。只有正确地测量到摄像机的参数, 虚拟背景才不会产生“跳跃”现象, 并且不会使画面失去真实感。虚拟演播室的追踪系统要求特别精确, 即便是0.01°的误差也有可能导致背景与前景之间发生明显漂移和抖动。一个高质量的虚拟演播系统一定要认真对每个镜头的进行校正, 不能依赖于普通的镜头表。

目前有两种方式可获得摄像机的这些运动参数, 即机械跟踪方式和图像分析识别方式。

(1) 机械跟踪方式

这种跟踪系统是在摄像机镜头上安装镜头运动参数编码器, 以及摄像机位置X、Y、Z编码器, 编码器能够将检测到的摄像机的上、下、左、右摆动的细微角度, 推、拉、摇、移、聚焦、变焦乃至升降等传感部位的运动数据, 通过一个“传感器”装置传输到“校准器”, 信息数据通常通过一些串行接口类型如RS-232或RS-422传送给计算机。机械跟踪方式是直接对摄像机的各种运动参数进行测量。

(2) 图形分析识别方式

是利用图像分析识别技术在拍摄期间同步控制并检测摄象机的各项运动参数, 包括位置参数 (X、Y、Z) , 水平转动参数, 垂直转动参数和变焦参数, 所有这些参数都被转化成位置参数, 这就使得摄像师能够在拍摄过程中随意移动摄象机, 而且也不需要特殊的摄像机

图形识别可以说是一种“运动估测算法”, 通过对前后帧画面的相对运动进行核算和测量, 得到摄像机的位置和镜头参数。在计算机所拍摄的画面正常的进行运动和变化时, 要充分考虑到背景图像合成的问题, 如果单独的使用常色键技术中的简单蓝色背景幕布, 必须在蓝色幕布上增添一些稍浅颜色的网格, 使整个蓝色幕布 (蓝箱) 的布光要尽量均匀协调, 避免在背景中的画面产生混乱的问题。

2.2 计算机虚拟场景技术

虚拟演播室中的场景、道具都是由计算机生成的, 计算机是一个小型计算机网络, 主机为网络中心, 它是虚拟演播室的控制中心, 是虚拟演播室节目制作的“导演台”。在常规演播室中很难做到的庞大而且复杂的背景, 以至于许多现实生活中人们不可能见到的景观, 都可以在虚拟演播室中得以发挥实现。这样既能够使演播室能制作出完善、宏大、丰富、的背景, 同时也为那些背景制作人员提供了更广阔的发展和创造空间。随着PC机的计算能力、视频处理能力和绘图能力的极大提高, 给广大用户更大更广阔的选择空间。通过计算机的三维虚拟演播室系统需处理大量的纹理贴图、三角形、视频插入等, 可以在任何一个角度去看场景, 并根据实际需要进行修改, 这也是为什么虚拟演播室受到极力推广的原因。随着计算机的发展进步, 技术已经在相关软件的支持下, 虚拟场景将会有更大的发展空间。

三维虚拟场景产生有两种方式:

(1) 预生成三维方式 (2) 真三维方式

2.3 色键技术

传统演播室的色键技术是一种图像合成技术, 它把色调与蓝箱色调的差值形成键控电压波形。由于使用蓝幕背景, 因此在景物体和演员身上就会有一些蓝色的干扰成分, 通过计算机的处理, 对前景进行非常复杂的消蓝控制, 这样才不会使前景产生的颜色失真。抠掉虚拟背景中与前景图像相关的部分, 再加上一些蓝箱上的图像, 这样就可将前景图像与虚拟背景图像在色键控制器中合成一幅以假乱真的彩色图像, 成功的虚拟场景不仅有背景, 还有前景, 如主持台等道具, 主持人甚至可以进入一个虚拟物体中去, 或者消失其中。画面中真实的、虚拟的物体间的关系非常复杂, 要想实现场景完美, 就需要具有特殊功能的高级色键技术, 因此, 产生了一种被称为Z轴深度键的新技术。Z轴深度技术可以细分到三维场景中, 对每个像素的三维场景进行修改, 真实物体、虚拟物体、还有演员可以动态地相互遮挡, 使虚拟场景更加真实完美。

3. 总结

当前, 虚拟演播室技术已经在现代节目制作当中已经得到了非常广泛的使用, 人们经常可以看到由这种技术制作的文艺娱乐播报、音乐节目、杂志、生活时尚类节目等很多种节目。但随着数字视频、传感器和计算机技术的发展, 虚拟演播室必将会在电视节目制作中发挥愈来愈大的作用。虚拟演播室技术无疑是电视节目制作技术的一种革命性飞跃, 充分体现了电视技术对当代最新的数字技术、计算机技术兼容并蓄的特点, 相信在未来的影视制作中, 它终将成为最有力的节目制作工具。

相信它终将会成为一种最为有力的节目制作工具

参考文献

[1]杨宝民, 朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用[M].北京:科学出版社, 2000.

[2]郭斌.影视多媒体[M].北京:北京广播学院出版社, 2000.

[3]张秀山.虚拟现实技术及编程技巧[M].长沙:国防科技大学出版社, 1999.

虚拟演播室在电视中的应用 篇7

1 吉林市电视台虚拟演播室的基本组成。

摄像机系统, 跟踪系统, 色键系统, 灯光系统, 非编系统, 切换系统等。

虚拟演播室根据系统组成结构的设计, 可划分为两种基本类型。

1.1 独立式的设计结构, 一般采用一对一通道化结构方式, 即每一台摄像机对应一套传感器, 一台图形工作站, 一台色键合成器。

具备每个机位独立预览功能, 可在特技台上和别的机位输出信号做特技切换。

1.2 共用式的设计结构, 一般是共用图形工作站的结构, 多台机位共用一台图形工作站。

摄像机之间的机位切换由视频切换器来完成。由于《江城新闻》和《天天唠新闻》节目制作的需要, 我台虚拟演播室采取了二合一的设计方式, 即一号摄像机采取独立式的设计结构, 二号, 三号摄像机采取共用式的设计结构, 共用一套传感器、图形工作站和色键。这样的设计结构, 节省了资源, 提高了设备的利用率。摄像机输出的运动数据经传感器到图形工作站, 再由图形工作站到色键箱, 最后输出到视频切换台, 根据节目形式, 由视频导播切换所需的画面。

2 虚拟演播室的工作原理

虚拟演播室就是利用计算机产生出虚拟的三维背景和道具, 然后通过视频合成系统将主持人与其进行合成, 最后生成全三维、主持人与虚拟场景和道具相融合的效果。

前景生成:摄像机直接输出的视频信号 (前景信号) 输入到色键箱。背景生成:由传感器采集的摄像机运动数据输入到图形工作站, 在图形工作站里通过计算得到与前景有正确透视关系的三维背景图像 (背景信号) , 输出到色键。图像合成:利用色键器将前景图像中的蓝色抠掉, 同时和背景图像进行合成叠加, 得到最终需要的合成图像。

3 虚拟演播室的几个关键技术

3.1 灯光技术

对虚拟演播室来说灯光系统是非常重要的, 针对于演播室多机位的特点, 为了使各个角度抠出的图像都不会出现抠透或蓝边的现象, 蓝箱的光需要照得非常均匀而且色温要控制在3200K。要消除蓝色对前景 (主持人) 的影响就必须要有立体布光的理念, 先前景布光, 后蓝箱布光, 前景与背景完美融合的关键在于前景与蓝箱两者能够科学而合理的布光。前景主持人的面光、侧光都要调整好, 背影蓝箱打光打要均匀、能够整体一致, 确保图像出来的效果是轮廓清晰、画面明亮。还要注意主持人的服装颜色要避免与背景相近或相靠, 还应避免穿质地太发光的衣服, 由于现在的演播室摄像机都是CCD摄像机, 因此主持人尽量不要穿细格子的衣服, 因为CCD的工作方式对细横格子会引起垂直方向的白色拖尾, 即闪烁现象, 从而会破坏画面质量。

另外, 演播室蓝箱的灯光也要和计算机生成的虚拟场景中的灯光是相辅相成的。虚拟场景的灯光与真实拍摄场景灯光应该相一致。虚拟演播室搭建之初, 要提前设计出一份布光的图纸, 以备虚拟场景设计人员与演播室灯光设计人员的灯光布置构想是一致的, 这样可以保证输出视频画面的整体灯光效果。

3.2 摄像机的跟踪与定位

在虚拟演播室节目制作过程中, 确定摄像机的状态信息非常关键。其原理是将检测到的摄像机的推、拉、摇、移、聚焦、变焦乃至升降等传感部位的运动数据, 通过传感器装置传输到图形工作站, 这样, 现场摄像机与虚拟演播室中虚拟场景被相对地锁定在一个位置上。当现场演播室摄像机运动时, 虚拟场景受跟踪器的控制可以实时地与现场摄像机保持同步。我台采用的是机械传感器跟踪方式, 是通过获取摄像机镜头及云台运动数据的方式来进行摄像机跟踪的技术。在镜头和云台上安装机械齿轮用来获取数据。因此, 属于固定机位拍摄模式, 在拍摄过程中不允许有任何的移动, 一旦移动, 需要重新测量并对参数进行调整以适合新的位置。但是它非常稳定不受环境光源的干扰可以安放在整个演播室任何角度的任何位置进行拍摄。

3.3 色键技术

所谓色键合成即是通过一个遮罩信号 (Matte, Mask) , 将前景 (Foreground) 画面中的蓝色去除后与一个背景 (Background) 画面合成为一个画面的处理。演播室的抠像主要靠色键器来完成, 所以色键制作的质量对演播室节目质量影响非常大, 它除了与蓝箱, 灯光, 摄像机有一定关系之外, 色键技术本身也是非常重要的, 我台使用的色键器采用了一种被称为Z轴深度键的技术, 增加了虚拟场景的真实感。

4 应用虚拟演播室的制作流程

几档栏目的三维虚拟场景是蓝色系场景, 整个画面清晰、明亮、纯净。演播室内三个摄像机位, 三档机位利用率很高, 其中用通道1的机位给主持人的近景, 通道二由2、3号摄像机共同使用, 分别给出远景及男女主持人近景, 实现了很好节目结构。

5 虚拟演播室在电视节目中的应用

虚拟演播室在我台的电视节目中应用广泛, 百分之七十的节目主持图像录制都是在虚拟演室中完成的。虚拟演播室这项新兴的电视技术, 能够满足节目不断变化的需要, 即节约资金, 又利于低碳环保。虚拟演播室的背景是由计算机设计制作而成的, 可以方便、迅速、准确的变换节目所需的场景, 使得丰富多彩的演播室场景可以用经济、环保方式来实现, 在一个虚拟演播室里可以实现多档节目在不同时间段进行节目录制工作, 提高了演播室的使用率。

我台现有五个演播室, 其中三个是虚拟演播室。

现有如下节目在使用虚拟演播室

两档新闻直播节目:《直播江城》和《天天唠新闻》。

五档录播节目:《江城新闻》、《城管连线》、《公共新天地》、《故事汇江城》、《影视快递》。

《直播江城》是我台最早使用虚拟演播室的新闻直播节目, 节目最初设计是将吉林市江边大桥的实时画面, 通过微波传送回演播室内的虚拟设备, 做为节目主持人的背景。主持人与室外实时的背景叠加在一起, 这种新颖的节目方式受到很多观众的喜爱。

《城管连线》、《公共新天地》、《故事汇江城》、《影视快递》, 这四档节目在使用同一个演播室, 同时还有一些临时的节目, 在这里录制主持图像。由于虚拟演播室的背景可以快速设计并投入使用, 栏目负责人更加乐于接受这种虚拟演播室的形式。

虚拟演播室在我台的广泛应用, 减少了空间使用率, 提高了设备的利用率。

虚拟演播室所涉及的摄像机、灯光技术、演播室内的蓝箱建造、视频切换以及不断更新的虚拟技术, 作为制作人员, 一定要掌握好各项知识技术, 制作出优秀的电视节目。

随着虚拟技术的不断进步, 成本的不断降低, 将会越来越多的被应用于电视节目制作领域。

摘要：虚拟演播室使得丰富多彩的演播室场景可以用经济、环保方式来实现, 在一个虚拟演播室里可以实现多档节目在不同时间段进行节目录制工作, 提高了演播室的使用率。

虚拟演播室的应用技术 篇8

不追求高性能、高标准、多功能化是高等学校虚拟演播室教学实验系统建设的主要宗旨, 尽管如此, 但是作为高校的教学系统必须拥有稳定的系统, 教学功能齐全, 并且能够将其与本有的设备搭配使用, 从而做到培养影视传播及相关专业的人才, 能够实行虚拟演播室技术相关的实践练习, 利用虚拟演播室系统进行教学等。

二、虚拟演播室教学实验系统与校园网的结合应用

高校虚拟演播室教学实验系统应用的途径就是将卫星电视、有线电视现场录制素材或互联网资料等与虚拟演播室系统结合总结到校园网统一进行管理和传输。通过虚拟演播室系统和校园网的搭配使用, 不仅能够使老师与同学通过校园网观赏虚拟演播室制作的精彩节目, 还可以下载或阅览相关教育的资源, 更能够通过校园网进行节目内容的分析、研究, 并发表自身的见解, 从而增加师生或同学间的交流。

1. 校园网络电视教学实验系统

身为校园网络电视教学系统中一部分的虚拟演播室教学实验, 它的功能主要依靠校园网络电视实验系统才能有效地发挥。校园网络电视试验系统主要是由三个部分组成, 分别是信源子系统、节目播出与控制子系统、校园网络电视传输与接收子系统。教学实验设备的配置中, 虚拟演播室系统节目源、非线性编辑系统节目源、多机位实况直播系统节目源、放像机、1.8米C波段卫星天线及高频头和功分器、数字卫星接收机等组成信源子系统。节目播出与控制子系统主要由GPS-5MGPS集中授时器、5英寸数字时钟、47英寸数字高清多画面分割监视器、音频切换器、VT-8×4播出切换器、AUTO-MEPG-2多格式上载服务器、AUTO-1000播出服务器、数字字幕机、SXBB-12黑场信号发生器、SXTBC-30时基校正器、S1050T交换机等设备组成。校园网络电视传输与接收子系统主要由DELL2950视频点播系统、S1050T交换机、SC1430服务器、校园网络系统、校园网络PC终端等设备组成。基于以上设备配置, 可完成一个比较完整的校园网络电视实验系统组合。

2. 虚拟演播室系统的教学应用

虚拟演播室系统在教学方面主要被用于场景的制作。虚拟演播室系统中, 计算机产生的二维或三维场景几乎不受限制, 只要能够按照节目的要求进行, 创作人员可以自由发挥, 随意想象。比如场景内的布局的摆设、道具的选择、材料的应用等都可以随意设置。嘉宾和主持人可以身处任何地方、任何国家、也可以身处在知名建筑之中, 同时也能够将远距离的人同时聚集在一个场景中。所以说这样的场景不会受到空间以及时间距离的控制, 只要能够发挥想象, 便可以制作出独一无二的、富有创作气息的演播室。虚拟演播室系统与校园网结合使用, 不仅能够降低节目的制作费用, 并且内容丰富, 从而增加了节目的艺术气息和创造性。

2.1高校精品课程教学音像制作。

利用虚拟演播室可应对精品课程教学音像制作的特殊需要, 利用虚拟大屏幕显示效果与精美的环境、背景制作可增强精品课程教学音像制作的艺术性, 利用虚拟技术模拟实验操作, 能解决实验演示教学中遇到的教学效果的各种难题。通过虚拟场景讲解抽象原理、创设逼真场景, 能寓教于乐, 教学效果良好、制作经济、效果独特。

2.2远程教学中可以有效地利用虚拟演播室技术。

当异地的嘉宾进入蓝幕演播室时便可以将视频融合到节目中去, 并不需要嘉宾亲身来到本地演播室参加节目的录制。这种虚拟的出席方式可以把异地演播室中实况视频和本地演播室中视频场景实时地融合在一个虚拟场景中, 两人可以在虚拟的场景中面对面地进行谈话及演示, 学生并不能观察到其实两人是在两个不同的地方, 进一步增加了现场感与互动性。与此同时还能够将异地演播厅中的表演与本地的表演实时融合在一个虚拟场景中, 这样就能使两地的表演同时出现在一个场景中。远程教学不仅能够节省时间及费用, 更大大减少了旅途劳累, 提高了制作效率。

2.3在实训教学中使用虚拟演播室虚拟现场技术, 可以在学校里制造不同的虚拟场景, 不仅方便了教学, 更能够提高学生的学习水平。

使用校园网络电视教学实验系统, 首先登陆视频点播系统, 对相关视频进行播放, 摄像机拍摄到的画面通过色键器进行处理并与虚拟场景相结合, 然后输出投射屏幕上, 营造出虚拟场景, 学生与其他成员扮演相对应的角色, 与视频或操纵三维全景进行配合表演和反复联系。随着现代虚拟实验技术的不断提高与发展, 基于环境虚拟的实验教学也随之在实训领域得到广泛的使用。

参考文献

[1]董志彪, 李文光.基于DVB-C的“数字电视综合实验平台”的规划与建设[J].电视技术, 2008 (7) :12

[2]李诚, 孟亚玲, 魏继宗.虚拟演播室系统在校园电视台的应用[J].延安大学学报:自然科学版, 2008 (3) :60-61

[3]沈文中, 熊友平, 李立祺.基于虚拟演播室技术的导游实训室开发与应用[J].实验技术与管理, 2008 (3) :111

[4]孟庆洋, 唐早.浅谈虚拟演播室技术及运用[J].劳动保障世界 (理论版) .2011 (05)

[5]高艳冬.浅谈虚拟演播室技术[J].才智.2009 (28)

[6]回景丽, 李春红.试论虚拟演播室系统在制作电视节目中的优势与功能[J].才智.2009 (25)

虚拟演播室的应用技术 篇9

一、虚拟演播室技术在飞机维修教学中应用的意义

飞机及飞机的部件都非常昂贵。出于对教学成本和飞机安全考虑, 民航院校机务专业教学, 以及航空公司对机务人员的培训都不可能在现役飞机上完成, 只能在早已退役的三叉戟、安-24等机型上进行。而这些老机型与目前现役的A320、B737等主力机型设计理念和实际系统差别都很大。特别是飞行仪表、飞行操纵系统方面, 由于电子技术和计算机水平的进步, 功能与操作已经很不相同了。继续在老机型上做维护训练往往事倍功半。另外, 专业的维修模拟机造价昂贵, 航空公司和民航院校都不可能大量购买。因此, 目前各维修单位的新员工培训、机型执照培训和改装, 老员工的复训, 以及各民航院校机务专业学生的教学环境都有待改善。

虚拟演播室技术是以图形工作站为基础, 在表现虚拟现实上有先天的优势。现役飞机、飞机部件、系统及其故障显示都可以采用视频片段和动画模拟等虚拟现实的手法来表现。把人置于虚拟的环境中与飞机、飞机部件融为一体, 使人有身临其境的感觉。如真三维虚拟演播室的飞机维护训练系统具有以下优点:

1.飞机、飞机部件、系统及其故障显示等都可以通过计算机绘制生成, 大大降低训练成本。由于场景易于更换, 很容易实现对不同机型、不同系统、不同故障之间的切换。根据需要, 还可以进行进一步的开发, 所花费的只是生成模型和编辑的成本。

2.通常培训靠教员的现场指导, 由于教员的水平不一, 标准不统一, 培训效果很难保证。而虚拟训练系统可以统一训练标准, 选取最优秀的教员为全民航所用, 节约大量的人力物力。

3.适合于大量培训人员。随着互联网技术的发展, 该系统可以通过互联网运行, 使学员可以在现场, 也可通过远程登陆进行训练。同时还可以制作成教学光盘, 供个人单机使用。

4.在使用过程中, 随着新机型的出现, 只要不断丰富素材库, 就可以做到“与生产实际同步”。

二、真三维虚拟演播室飞机维护训练系统的工作原理

真三维虚拟演播室飞机维护训练系统的组成框图如图1所示。其工作原理就是将摄像机拍摄的授课老师在带识别标志的蓝屏前授课的视频图像送往色键器作为前景画面, 同时将摄像机跟踪系统采集到的真实摄像机运动参数送给图形计算机, 图形计算机根据真实摄像机的运动参数生成合适的虚拟背景画面 (飞机驾驶舱等工作场景) 和遮挡信号, 按照一定的遮挡关系, 空间比例、正确的透视关系将前景画面 (教师) 与虚拟背景画面进行色键合成, 形成教师在飞机维护现场的“真实场景”的画面输出。由于使用的真三维虚拟演播室将摄像机跟踪技术、背景设计和蓝背景技术、灯光技术、色键技术和切换技术有机结合起来, 使虚拟背景和真实物体或人很好地合成到一起。

在使用飞机维护训练系统进行教学时, 用虚拟背景代替教室, 老师在里面进行授课。虚拟背景画面可以是驾驶舱, 也可以是其它部位。教师在虚拟的背景中间可以移动并针对其中的某个特定的维护任务进行讲解或维修演示, 仿佛教师处在现场中。以教师讲解飞机航前驾驶舱检查任务为例, 可以先制作驾驶舱的三维图形, 作为虚拟的背景, 同时将面板局部图片、维护工卡, 零部件的三维图形等制作成需要的视频。当教师讲授到某一个具体的维护工作时, 技术人员就可以进行局部放大或者是进行局部的背景运动以突出细节, 教师也可以绕着某一个虚拟出的零件进行活动, 从各个角度进行讲解。这样我们可以生成一个教师正在飞机维护现场授课, 学生仿佛在现场听课的场景。

三、虚拟演播室技术在飞机维修教学中的应用前景

1.机务新员工训练、老员工的复训及民航院校在校学生的教学

培养一名好的机务维护人员是一项投资大、时间长的工作。从民航院校刚毕业的新员工, 要让他们尽快地成长起来;在一些小维修公司的老员工、航站的工作人员维护经验少, 技术单一, 要在短时间内提高他们的专业素养, 都可以采用飞机维护虚拟训练系统将一个完整的飞机各系统的结构、布局、系统原理和常见故障的显示和故障分析, 以及维护实际操作同时展现在他们面前。这对提高机务维修人员的知识完整性, 全面性有很大帮助。对于目前民航院校实训设备相对陈旧, 学生缺少对现役飞机进行维护的实习状况, 该训练系统可以使学生在学校就可以接触到将来到生产单位进行的维护工作。使教学贴近实际, 效果好、成本低。

2.机型培训和改装

维修单位往往反映, 目前在机型培训和改装方面教学手段单一, 训练方面缺少必备的条件。飞机维护虚拟训练系统可将飞机各个系统“真实”展现在每个学员的面前, 对不同机型的系统差别进行比较, 为机型培训和改装提供一种崭新的平台。

3.降低复杂项目维护风险

对于很复杂的维护项目, 需要预先制定必要的维护方案, 但限于技术水平和维护经验, 对于这些复杂项目的维护可以在该系统上进行模拟预操作, 使工作人员获得必要操作的感性认识, 对于即将进行的操作心里有数, 减少实际操作时可能出现的失误。

4.进行社会科普和游戏娱乐活动

由于本系统具有的虚拟场景和互动特性, 可以使许多有志于中国民航事业的青少年及航空爱好者通过本系统对民航机务工作获得初步的认识和体会, 以帮助普及民航技术, 提高民航行业社会影响力。同时, 该系统的互动特性可以和现在流行的“模拟飞行”等游戏进行交互, 使游戏参与者实践更加真实完整的飞行体验。

参考文献

[1]栗曦坤, 刘家勋.基于虚拟演播室的教学模式[J].辽宁师范大学学报, 2004, (1) .

[2]刘革平.协作型辅助教育系统的理论探讨[J].电化教育研究, 1998, (6) .

虚拟演播室的应用技术 篇10

[关键词] 虚拟演播室；灯光使用

【中图分类号】 TN94 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）02-212-1

以西部电影频道虚拟演播室为例，谈一谈虚拟演播室灯光的具体工作方法：

一、蓝箱的设计

虚拟演播室不同于一般的抠像演播室，他要考虑多机位拍摄，要考虑镜头的推、拉、摇、移。为了合成后的效果和镜头不穿帮，蓝色背景必须做成三面墙加蓝色地板。俗称蓝箱，而蓝箱的大小取决于各演播室情况不同，但不宜太小。根据节目需要，镜头取景器必须保持蓝背景和地面不穿帮，这样合成后的效果才会逼真。注意虚拟系统对蓝箱抠像后的效果要求较高，拐角处要有圆弧过渡，正面墙和地面圆弧角度应大于90度，这样容易打光，并且墙角之间也不会有反射。在演播室灯光照射下蓝色要纯净均匀，否则网格定位系统会产生定位错误，引起图像抖动，摄像机推拉摇移时，虚拟背景会跟踪不到。

二、虚拟演播室灯光的配置

虚拟演播室技术是基于传统的抠像技术的一种新型应用，所以选用三基色冷光灯来均匀照亮整个蓝箱区域是最合适的选择。由于三基色冷光灯具有发光均匀、阴影小、发热少、色温稳定、灯管使用寿命长等优点，可以满足虚拟演播室的背景和前景人物对灯光的要求。

西部电影频道虚拟演播室是一个蓝区面积为9m*4.8 m、配有“U”型蓝色背景板的空间，主要配置了16台55W*4色温3200K的三基色灯来用作面光、侧光、背景光、顶光照明。逆光主要配备了6台2KW三动作聚光灯，其好处是节省了人力，在对演区人物布光时只需按动电脑鼠标就可完成逆光的布置并且方便修正，对提高布光速度起到了很好的效果。另外，黑旗板、魔术腿、泡沫板等也是必不可少的辅助工具，可以根据不同的节目类型需要进行灵活使用。

三、布光方法

（一）区域布光和三点式布光相结合具体来说就是用三基色冷光灯均匀照亮整个蓝区，以满足虚拟技术对照度的要求。蓝箱的平均照度为1200lux，对应的EV值为8.9。其中背景光和面光、侧光、顶光在控制台上应分别设置集控推杆，以方便使用时可以分别控制。而对演区中的人物则辅以聚光灯，按三点式布光方法进行，对不同人物按照“美化人物的布光方法”进行修饰。

虚拟演播室技术是将现场实时视频与计算机三维图形所创造的虚拟场景通过色键处理，完美地融合在一起的一种电视节目制作方式。它换景方便、表现方式丰富，既可以多机位制作虚拟节目、也可以单机拍摄传统的抠像节目，甚至可以将虚拟图形与实景环境相结合进行拍摄，有效地发挥了演播室的使用效率，极大拓展了电视节目制作的想象和创作空间。

（二）关于面光、逆光、脚光、侧光的处理。面光即先由三基色柔光灯进行了基本面部照明，再用1台或2台加上了柔光纸的聚光灯做重点光的造型，对人物的处理一般是灯位应在人物和摄像机的连线的左侧或右侧30度左右，垂直角度在20度到30度之间即可获得较好的人像效果。

对虚拟节目来说逆光是很重要的一种光线，它是用来勾划人物线条和立体轮廓的光线。可以使人物与背景分离开来，增强画面的立体感。对于传统的实景来说逆光用硬光来勾勒出人物的线条，对于虚拟节目来说就需要灵活运用了，要根据节目的类型和景别区别对待处理。

脚光和侧光都是虚拟节目制作中必不可少的修饰光。具体的表现是：如果主持人穿着裙子站在蓝区，画面上其腿部有明显的蓝色成分；如果是穿着颜色稍微深一些的裤子，画面上其腿部有明显的噪声。在实际操作中我们用两台4*5W的冷光灯，或者用1台1KW聚光灯加柔光纸来补充下部光线的不足的问题。侧光则既可以有效消除主持人服装的边缘问题又可以表现出服装的质感来。

（三）白平衡。由于人物面光使用了2种光源，其中冷光源灯的使用寿命长、色温恒定，而金卤灯的使用寿命短、色温会随着使用时间的增加而降低，所以在使用过程中要勤对白平衡，保持色温的一致性，以保证人物色彩的正常还原。

注意事项1：逆光的光质硬、投射角度不合适，造成了地板上的白色耀斑。

解决方法：A、升高逆光；B、加一层柔光纸；C、如果不改变逆光的投射角度则可以调整摄像机的高度。

注意事项2：由于灯位较高，照射到人物腿部的光线较弱，加上地板上反射的蓝光反射到腿上，使得抠像不干净。

解决方法：在机位的左侧加一个脚光。

（四）其他注意事项。虚拟节目制作过程中，我们对主持人的站位和访谈类节目中的道具摆放也有一定的要求：首先人物和道具不能离蓝背景太近，一般应离开蓝背景2米左右。因为离太近，照射到蓝箱的反射光会反射到人物或道具上，影响技术上对人物边缘的处理。另外，离背景太近，还会造成逆光位置的角度太陡或没有，影响画面的质量。

总之，虚拟节目的顺利录制是离不开各工种之间的相互配合和共同努力的，合理地布光对于虚拟演播室来说是一项复杂且要求苛刻的技术，灯光师在工作中应不断提高自己的专技术水平和艺术修养，在传统的灯光理论的基础上，不断地学习、总结，进行技术创新，为制作出优质的虚拟电视节目画面提供有力的保障。