虛擬演播室在新時期電視節(jié)目制作中的結(jié)合與應(yīng)用

鞏珂

摘 要 虛擬演播室是近年來出現(xiàn)的電視節(jié)目制作技術(shù)，主要依賴于將攝像機(jī)拍攝的真實(shí)場景與計算機(jī)制作的虛擬場景進(jìn)行數(shù)字化合成。虛擬演播室主要依靠攝像機(jī)的跟蹤拍攝、虛擬場景制作以及視頻合成技術(shù)。在節(jié)目制作過程中，還應(yīng)用了一些更具體的技術(shù)，例如演播室建模、深度鍵技術(shù)、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(chuàng)意發(fā)揮空間大、升級方便等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 虛擬演播室；電視節(jié)目制作；應(yīng)用研究

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

1 對虛擬演播室技術(shù)的介紹

虛擬演播室的技術(shù)基礎(chǔ)為虛擬計算機(jī)技術(shù)，可以通俗理解為由計算機(jī)負(fù)責(zé)生成虛擬的背景，而攝像機(jī)在“藍(lán)箱”，即藍(lán)色背景和藍(lán)色地面的演播室內(nèi)，負(fù)責(zé)拍攝人物，包括人物的活動、動作等等，虛擬背景和攝像機(jī)拍攝的人物形象通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字組合，達(dá)到同步變化的效果，從而合成一個完美的畫面。這種技術(shù)免去了場景設(shè)計及布局的繁瑣，在一定程度上促進(jìn)了電視節(jié)目制作技術(shù)的發(fā)展。

2 虛擬演播室的主要技術(shù)應(yīng)用

2.1 攝像機(jī)的跟蹤技術(shù)

虛擬場景生成是虛擬演播室的一個重要過程，需要實(shí)時得到兩個參數(shù)，即攝像機(jī)和鏡頭的運(yùn)動參數(shù)和成像參數(shù)。攝像機(jī)的鏡頭是否進(jìn)行了變焦，及變焦的具體參數(shù)，是否有景深，攝像機(jī)的水平角、俯仰角等等，都可能是不斷變化的，這些參數(shù)都會被實(shí)時傳送至負(fù)責(zé)背景合成的計算機(jī)，計算機(jī)需要根據(jù)以上的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。攝像機(jī)跟蹤技術(shù)大體劃分為以下3種。

2.1.1 紅外線跟蹤技術(shù)

紅外線跟蹤技術(shù)是在虛擬演播室中設(shè)置一些紅外發(fā)射裝置，即在人物和攝像機(jī)上安裝紅外發(fā)射裝置，并在藍(lán)色背景墻上安裝紅外接收裝置。發(fā)射裝置和接收裝置互相配合，獲取攝像機(jī)鏡頭的相關(guān)參數(shù)[ 1 ]。同時因?yàn)椴捎眉t外線跟蹤技術(shù)，在這種情況下攝像機(jī)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(fù)雜。

2.1.2 圖形網(wǎng)格識別技術(shù)

圖形網(wǎng)格識別技術(shù)，即在藍(lán)色背景下采用兩種色度的藍(lán)色構(gòu)成網(wǎng)格幕布，一般采用深藍(lán)色和淺藍(lán)色。區(qū)別與其他使用同一種藍(lán)色背景下的攝像機(jī)跟蹤方式，這里主要利用的是電平差，將深藍(lán)色格子和淺藍(lán)色格子分離開。這是因?yàn)槊總€格子進(jìn)入攝像機(jī)的圖像范圍不同，所以攝像機(jī)的運(yùn)動參數(shù)、成像參數(shù)可以通過這些網(wǎng)格的變化被計算機(jī)獲取。

2.1.3 機(jī)械傳感技術(shù)

機(jī)械傳感技術(shù)主要的應(yīng)用設(shè)備來自于傳感器，將架設(shè)攝像機(jī)的三腳架云臺上加裝傳感器，可以獲取攝像機(jī)的運(yùn)動參數(shù)，諸如位置，俯仰角度、高度等等。鏡頭部位也設(shè)置對應(yīng)的傳感器，獲取鏡頭的成像參數(shù)，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(jī)后，計算機(jī)就可以獲取這些信息了。

2.2 計算機(jī)虛擬場景生成

計算機(jī)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(yīng)的虛擬場景也有二維和三維兩種。二維場景一般被應(yīng)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(shù)進(jìn)行調(diào)整，利用多種方式和技術(shù)，達(dá)到身臨其境的感覺。

2.3 視頻合成

在實(shí)際應(yīng)用中，往往是多條短視頻進(jìn)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(shù)中采用的最主要的方式，即對人像和景物進(jìn)行摳像處理，然后將摳像后的圖像和計算機(jī)的虛擬場景結(jié)合，得到一個完整而協(xié)調(diào)的畫面。計算機(jī)制作的虛擬場景和像素都具有一個景深的數(shù)值，其作用是為了控制切換臺提供參數(shù)，達(dá)到虛擬場景中人物位置變換的效果，實(shí)現(xiàn)前景和背景的融合。

3 虛擬演播室在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用技術(shù)

3.1 藍(lán)背景技術(shù)

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

3.2 色鍵技術(shù)

傳統(tǒng)色鍵技術(shù)利用的是前景圖像和背景圖像的色度差來進(jìn)行摳像。應(yīng)用在虛擬演播室中的色鍵技術(shù)，則在傳統(tǒng)色鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了突破，它大多采用內(nèi)置色鍵器來進(jìn)行摳像，依據(jù)人物和藍(lán)色背景之間的色度差來扣除藍(lán)色背景。內(nèi)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(bǔ)色，對于人物的邊緣畫面能夠進(jìn)行良好的處理，達(dá)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(shè)計人員會根據(jù)現(xiàn)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(jié)目的質(zhì)量，需要有一套基本規(guī)范的建模，建模在要求高精確性的同時，還對藝術(shù)性有著一定要求，需要一定的創(chuàng)意及藝術(shù)素養(yǎng)。

3.4 深度鍵技術(shù)

深度鍵是高級色鍵技術(shù)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(dāng)應(yīng)用層次級的深度鍵時，虛擬演播室內(nèi)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(jìn)行連續(xù)的變化，大大限制了節(jié)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(nèi)每個物體的像素的縱深信息，對這些信息進(jìn)行記錄和計算，進(jìn)而達(dá)到人物可以在虛擬演播室內(nèi)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(guān)節(jié)部位是安裝傳感器的常見部位。從傳感器得到的數(shù)據(jù)傳送至電腦，達(dá)到對虛擬人物進(jìn)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(shí)現(xiàn)真人和虛擬動畫人物同時出現(xiàn)，甚至雙方進(jìn)行互動交流，而在傳統(tǒng)演播室中無法實(shí)現(xiàn)。虛擬人物技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上增加了電視節(jié)目的神秘感，增強(qiáng)了節(jié)目效果。相比于傳統(tǒng)的演播室，虛擬演播室技術(shù)在這一點(diǎn)上無疑是一項(xiàng)巨大的創(chuàng)新。

3.6 虛擬影子

虛擬演播室中，為了達(dá)到較強(qiáng)的逼真性，光和影的展現(xiàn)也是十分重要的一個環(huán)節(jié)。而在制作電視節(jié)目時，就需要重視光效的方向，同現(xiàn)實(shí)保持一致。在演播室內(nèi)，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(shè)備來達(dá)到更好的效果，如虛擬影子機(jī)等。

4 虛擬演播室與電視節(jié)目制作結(jié)合的優(yōu)勢

4.1 降低成本

一般來說，各個電視臺往往有很多節(jié)目，種類多樣，內(nèi)容豐富。但眾多的節(jié)目需要配備對應(yīng)的場景，如果每個節(jié)目均設(shè)立一個演播室，那么將會造成不可避免的浪費(fèi)，而虛擬演播室則可以解決這個問題，根據(jù)節(jié)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(fèi)的人工成本[4]。

4.2 創(chuàng)意無限

虛擬演播室因?yàn)椴皇軐?shí)際場景所限制，所以可以根據(jù)創(chuàng)作人員的想象來規(guī)劃場景，其大小、布局、動畫效果都是可以發(fā)揮的地方，只要符合節(jié)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(shù)是計算機(jī)技術(shù)，計算機(jī)的硬件和軟件的更新?lián)Q代十分迅速，因此虛擬演播室的相關(guān)設(shè)備也可以隨時更新，相比場景的更新?lián)Q代，計算機(jī)的硬件和軟件更新顯得方便快捷。

5 結(jié)論

虛擬演播室隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也在不斷發(fā)展更新中，雖然國內(nèi)虛擬演播室技術(shù)并未完全替代傳統(tǒng)演播室，但是已經(jīng)在許多的電視節(jié)目制作中開始應(yīng)用，為電視節(jié)目的制作帶來了許多便利，大大豐富了節(jié)目制作的創(chuàng)作空間，還可以節(jié)約成本、人力和物力，虛擬演播室的技術(shù)豐富了電視節(jié)目制作的方式，其優(yōu)點(diǎn)也不斷凸顯，今后應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)

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

[2]武艷.虛擬演播室在新時期電視節(jié)目制作中的結(jié)合與應(yīng)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(shù)在電視節(jié)目制作中的應(yīng)用[J].中國傳媒科技，2018，303（6）：90-91.

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