虛擬演播室在新時期電視節目制作中的結合與應用

鞏珂

摘 要 虛擬演播室是近年來出現的電視節目制作技術，主要依賴于將攝像機拍攝的真實場景與計算機制作的虛擬場景進行數字化合成。虛擬演播室主要依靠攝像機的跟蹤拍攝、虛擬場景制作以及視頻合成技術。在節目制作過程中，還應用了一些更具體的技術，例如演播室建模、深度鍵技術、虛擬人物、虛擬影子等。整體而言，虛擬演播室具有制作成本低、創意發揮空間大、升級方便等優點。

關鍵詞 虛擬演播室；電視節目制作；應用研究

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）237-0079-02

1 對虛擬演播室技術的介紹

虛擬演播室的技術基礎為虛擬計算機技術，可以通俗理解為由計算機負責生成虛擬的背景，而攝像機在“藍箱”，即藍色背景和藍色地面的演播室內，負責拍攝人物，包括人物的活動、動作等等，虛擬背景和攝像機拍攝的人物形象通過計算機進行數字組合，達到同步變化的效果，從而合成一個完美的畫面。這種技術免去了場景設計及布局的繁瑣，在一定程度上促進了電視節目制作技術的發展。

2 虛擬演播室的主要技術應用

2.1 攝像機的跟蹤技術

虛擬場景生成是虛擬演播室的一個重要過程，需要實時得到兩個參數，即攝像機和鏡頭的運動參數和成像參數。攝像機的鏡頭是否進行了變焦，及變焦的具體參數，是否有景深，攝像機的水平角、俯仰角等等，都可能是不斷變化的，這些參數都會被實時傳送至負責背景合成的計算機，計算機需要根據以上的參數進行調整。攝像機跟蹤技術大體劃分為以下3種。

2.1.1 紅外線跟蹤技術

紅外線跟蹤技術是在虛擬演播室中設置一些紅外發射裝置，即在人物和攝像機上安裝紅外發射裝置，并在藍色背景墻上安裝紅外接收裝置。發射裝置和接收裝置互相配合，獲取攝像機鏡頭的相關參數[ 1 ]。同時因為采用紅外線跟蹤技術，在這種情況下攝像機可以自由移動。但同時這種方式成本較高，紅外裝置的安裝也較為復雜。

2.1.2 圖形網格識別技術

圖形網格識別技術，即在藍色背景下采用兩種色度的藍色構成網格幕布，一般采用深藍色和淺藍色。區別與其他使用同一種藍色背景下的攝像機跟蹤方式，這里主要利用的是電平差，將深藍色格子和淺藍色格子分離開。這是因為每個格子進入攝像機的圖像范圍不同，所以攝像機的運動參數、成像參數可以通過這些網格的變化被計算機獲取。

2.1.3 機械傳感技術

機械傳感技術主要的應用設備來自于傳感器，將架設攝像機的三腳架云臺上加裝傳感器，可以獲取攝像機的運動參數，諸如位置，俯仰角度、高度等等。鏡頭部位也設置對應的傳感器，獲取鏡頭的成像參數，即鏡頭的聚焦、變焦等。傳感器通過獲取這些信息，再通過編碼器傳送給計算機后，計算機就可以獲取這些信息了。

2.2 計算機虛擬場景生成

計算機對虛擬演播室的場景繪制分為兩種，即二維和三維，從而相對應的虛擬場景也有二維和三維兩種。二維場景一般被應用為平面背景，一般用于放置在真人身后或身前。三維虛擬場景的制作一般需要借助一些軟件，如3Dmax、softimage3D、alias、front等軟件，有時一些場景的搭建還還需要綜合多個軟件，搭配使用，從而滿足我們對虛擬場景合成的要求[2]。虛擬場景中還可以對燈光、模型的具體參數進行調整，利用多種方式和技術，達到身臨其境的感覺。

2.3 視頻合成

在實際應用中，往往是多條短視頻進行剪輯、拼合得到一個完整的視頻。摳像是虛擬演播室的視頻合成技術中采用的最主要的方式，即對人像和景物進行摳像處理，然后將摳像后的圖像和計算機的虛擬場景結合，得到一個完整而協調的畫面。計算機制作的虛擬場景和像素都具有一個景深的數值，其作用是為了控制切換臺提供參數，達到虛擬場景中人物位置變換的效果，實現前景和背景的融合。

3 虛擬演播室在電視節目制作中的應用技術

3.1 藍背景技術

虛擬演播室中通常會用藍色幕布來作為背景，而地面通常也是藍色，這種擁有藍色地面和背景的演播室，俗稱為“藍箱”。國內采用藍色為背景有幾個原因，國人主要是黃皮膚，在藍色背景下容易摳像，還有就是同綠色相比，藍色周圍的弱色調不容易被人眼識別。還有一個原因就是根據一些學者的研究，藍色背景下能夠讓人們心情更加愉悅，工作狀態也更好。

3.2 色鍵技術

傳統色鍵技術利用的是前景圖像和背景圖像的色度差來進行摳像。應用在虛擬演播室中的色鍵技術，則在傳統色鍵技術的基礎上進行了突破，它大多采用內置色鍵器來進行摳像，依據人物和藍色背景之間的色度差來扣除藍色背景。內置色鍵器可識別圖片中的色度，還會比對人物和表演者的顏色。此外，自動處理消色和補色，對于人物的邊緣畫面能夠進行良好的處理，達到更好的視覺效果。

3.3 演播室建模

在演播室場景的建模之前，設計人員會根據現有資料繪制場景的平面圖和立體圖，通過一些3D建模軟件繪制出場景模型。為了提升電視節目的質量，需要有一套基本規范的建模，建模在要求高精確性的同時，還對藝術性有著一定要求，需要一定的創意及藝術素養。

3.4 深度鍵技術

深度鍵是高級色鍵技術的一種，通常分為基于層次級的深度鍵和基于像素級的深度鍵。當應用層次級的深度鍵時，虛擬演播室內的物體被均勻劃分為有限的類型，通過像素信息的不同，被劃分為不同的深度層中，分別放置。但是人物如果在虛擬演播室中的位置被固定，那么就說明其無法進行連續的變化，大大限制了節目制作的空間。而另外一種像素級深度鍵則利用的是演播室內每個物體的像素的縱深信息，對這些信息進行記錄和計算，進而達到人物可以在虛擬演播室內自由活動的效果。

3.5 虛擬人物

在虛擬人物的制作中，是將傳感器安裝在真人的各個重要部位，一般來講，關節部位是安裝傳感器的常見部位。從傳感器得到的數據傳送至電腦，達到對虛擬人物進行控制的目的，而動畫人物也可以完全模仿表演者的各種動作[3]。在虛擬演播室中還可以實現真人和虛擬動畫人物同時出現，甚至雙方進行互動交流，而在傳統演播室中無法實現。虛擬人物技術的應用，在一定程度上增加了電視節目的神秘感，增強了節目效果。相比于傳統的演播室，虛擬演播室技術在這一點上無疑是一項巨大的創新。

3.6 虛擬影子

虛擬演播室中，為了達到較強的逼真性，光和影的展現也是十分重要的一個環節。而在制作電視節目時，就需要重視光效的方向，同現實保持一致。在演播室內，燈光明亮，空間較小，色鍵摳像的難度增加了，比如前景人物的影子很難在合成后的圖像中保持和背景的吻合性.由此，可以增加一些設備來達到更好的效果，如虛擬影子機等。

4 虛擬演播室與電視節目制作結合的優勢

4.1 降低成本

一般來說，各個電視臺往往有很多節目，種類多樣，內容豐富。但眾多的節目需要配備對應的場景，如果每個節目均設立一個演播室，那么將會造成不可避免的浪費，而虛擬演播室則可以解決這個問題，根據節目的需要變化場景就可以，還免去了場景搭建和拆卸中所耗費的人工成本[4]。

4.2 創意無限

虛擬演播室因為不受實際場景所限制，所以可以根據創作人員的想象來規劃場景，其大小、布局、動畫效果都是可以發揮的地方，只要符合節目主題，畫面之間互相契合就可以，不受空間和時間的限制。

4.3 升級方便

虛擬演播室所依靠的主要技術是計算機技術，計算機的硬件和軟件的更新換代十分迅速，因此虛擬演播室的相關設備也可以隨時更新，相比場景的更新換代，計算機的硬件和軟件更新顯得方便快捷。

5 結論

虛擬演播室隨著計算機技術的發展也在不斷發展更新中，雖然國內虛擬演播室技術并未完全替代傳統演播室，但是已經在許多的電視節目制作中開始應用，為電視節目的制作帶來了許多便利，大大豐富了節目制作的創作空間，還可以節約成本、人力和物力，虛擬演播室的技術豐富了電視節目制作的方式，其優點也不斷凸顯，今后應用前景廣泛。

參考文獻

[1]李劍宇，陳超.淺談虛擬演播室技術在電視節目制作中的應用[J].電視技術，2017（9）：104-106.

[2]武艷.虛擬演播室在新時期電視節目制作中的結合與應用分析[J].中國傳媒科技， 2017（1）：119-120.

[3]田冰.融媒體時代移動式虛擬演播室技術在電視節目制作中的應用[J].中國傳媒科技，2018，303（6）：90-91.

[4]馬世平.虛擬演播室技術在節目制作中的應用[J].西部廣播電視，2016（12）：219.