縣市級電視臺使用基于虛幻引擎的虛擬演播室應用實踐

林海 姜鋼榮

一.項目背景

瑞安市坐落于浙江東南，為溫州下轄縣級市，距溫州市區約34公里。截止2018年底，瑞安市常住人口125.5萬人，人均國內生產總值66，295元人民幣，折合10，018美元。

瑞安廣播電視事業起步于1955年，1985年創立瑞安電視臺，2002年建成廣播電視中心，并與2005年3月正式掛牌成為市委、市政府直屬的正科級事業單位，承擔新聞宣傳和事業建設的雙重職能，行政上歸屬瑞安市委宣傳部管理。瑞安電視臺現有職員七十余人，負責三個電視頻道的日常運維：電視新聞綜合頻道、民生娛樂頻道、圖文信息頻道。目前擁有自辦欄目14個，全天播出20小時，其中《瑞安新聞》、《正午播報》、《吾鄉吾土》、《百姓直通車》等欄目在瑞安本地具有較高知名度和影響力。

瑞安廣播電視臺當前的臺址落成于2002年，設有XX平米XX演播室一個，XX平米XX演播室一個，以及XX平米某某演播室一個。落成之時全臺系統以標清標準建設，在XX年時升級到了XX系統。到2017年年底時，受限于實景演播室數量有限，我臺節目生產與演播室排期的矛盾已經非常突出，加之原有設備采購年限已久，技術水平已經落后，因此迫切地需要進行演播室改造。在此背景之下，嘗試了基于虛幻引擎的虛擬演播室，為日后我臺及其他兄弟電視臺的案例提供了良好的借鑒。

二.系統設計理念和構成

待改造的虛擬演播室位于瑞安廣播電視中心大樓的二層，導控間面積XX平米，拍攝區面積XX平米。考慮到縣市級電視臺的日常使用實際情況，我臺虛擬演播室改造工程設立了以下目標：技術指標切實可行、操作人員上手容易、

拍攝設備使用兩臺索尼HDC-2580訊道攝像機。考慮到全臺攝像師數量較少，且出于推行節目生產流程標準化的考慮，其中運動機位架設在了一臺帶有液壓升降柱的軌道車上，可實現攝像機平搖、仰俯、空間位移、鏡頭推拉、鏡頭聚焦等運動的虛擬跟蹤，通過預制機位來實現導控間內的一鍵控制。該機位一般用于拍攝全身景，使用富士HA14*4.5廣角鏡頭。另一個固定機位采用了帶PTZ跟蹤的虛擬跟蹤云臺，一般作為特寫機位使用，使用富士HA18*7.6鏡頭。

拍攝區綠箱寬XX米，深XX米，高度XX米，各拼接立面采用較大弧角以保證光照均勻無色差，箱體刷綠色高清摳像漆。由于綠色摳像漆較藍色摳像漆所需的照度更低，且更容易出現綠色溢出現象，我臺技術人員對現場進行了專門改造和布置。燈光共配備4盞聚光燈和16盞面光燈，用于照亮綠箱背景（6盞）、綠箱頂光（4盞）、主持人上半身（5盞）和主持人腳部補光（1盞）。

虛擬演播室渲染引擎的選型方面，則采用了以虛幻引擎為核心的Zero Density品牌的產品Reality。對比我臺過往使用過的虛擬演播室產品，Reality的優點在于系統集成度高，實時渲染能力強，內置色鍵器摳像效果好，特別是其引擎內部合成的工作流程對于提升虛擬演播室畫面真實度有巨大的裨益。兩臺訊道攝像機CCU輸出的的SDI信號通過視頻采集板卡進入Reality渲染引擎，畫面摳像并實時合成后的SDI信號直接輸出到切換臺。虛擬特效中的音頻信號加嵌到SDI輸出信號中，不需要專門的調音師現場配合進行音效疊加。

三.演播室虛擬場景設計

系統硬件落成后，我臺隨即基于新一代的虛擬演播室技術開始進行節目改版設計。基于虛幻引擎真正意義上的實時渲染能力，對比以往虛擬演播室的設計，我臺在設計理念上實現了兩大突破。首先是虛擬演播室的設計風格盡可能追求與實景演播室一致的真實感，因此在燈光烘焙和色調的選取上，大膽地采用了較為明亮的照明風格。這種照明風格在以往的寫實風格虛擬演播室上是較少應用的，因為明亮的照明風格會放大虛擬物體建模和材質貼圖的缺陷。其次，由于色鍵器摳像能力的不足，以往虛擬演播室的地面，尤其是站播節目，往往選用如深灰、深藍這樣的暗色系，以避免主持人懸浮的不良觀感。在站播區域，經過我臺內部多次測試確認色鍵性能和畫面效果后，大膽選用了淺色系光滑材質，來營造一種清新且現代的視覺觀感。

首先改版的是《瑞安新聞》與《百姓直通車》兩檔新聞類欄目。其中《瑞安新聞》每日一般在下午三時錄制，傍晚六時播出，內容上偏向政治宣傳導向，兼顧民生社會新聞，《百姓直通車》則是一檔側重民生百態的晚新聞節目，因此，在演播室設計風格上，兩者存在比較明顯的差異：《瑞安新聞》的虛擬演播室配色以藍色、淺灰色為主，體現時政新聞的正式感和與時俱進的現代感，材質貼圖的選取包含反光度較高的亞克力材料、硬瓷磚材料，以及金屬材料。演播室設置常規的坐播區域以及供專題節目所需的站播區域，并配以虛擬大屏來替代實體大屏的大屏圖文包裝功能。節目開場使用了時下海外流行的虛擬機位飛行方式：虛擬攝像機從大樓外部飛入，直接演播室內景，過程中展示了瑞安廣播電視臺的外景。《百姓直通車》欄目則融入了更多的暖黃色色調以表現貼近民生的溫暖情懷，材質貼圖的選取選用了家居裝潢會較多涉及到的防滑瓷磚地面和啞光墻面材料。

使用以虛幻引擎為核心的Reality系統之后，演播室虛擬環境設計制作的流程與以往也發生了變化。由于虛幻引擎不僅是實時渲染工具，同時也是制作平臺，因此除了三維建模之外的大量的設計制作任務在虛幻引擎平臺上完成，包括燈光烘焙、材質貼圖、藍圖動畫、虛擬機位運動模擬等等。為避免實拍效果與演播室效果圖的觀感呈現較大差異的情況（如渲染效果圖采用了包含演播室多個景別的遠景，此時畫面層次感豐富，空間布局得當；但實拍時由于只出現一個景別，背景可能過于單一死板），在演播室設計制作中，設計人員使用了虛幻引擎強大的虛擬仿真功能，完成了拍攝虛擬仿真、燈光虛擬仿真、攝像機飛行虛擬仿真等準備工作。設計人員在演播室主題結構設計完成之際，于虛擬環境中設置了一臺虛擬攝像機，并用匹配實際拍攝鏡頭的虛擬鏡頭完成演播室拍攝效果預演。虛擬鏡頭擁有和實際鏡頭相同的畫幅、景深、景別，因而可以在空間結構設計過程中，及時對不合理之處進行修改，避免出現設計效果圖與實拍畫面差別較大的情形。虛幻引擎提供了強大的燈光模擬系統，可以仿照實際燈光，在虛擬環境中添加平板燈、聚光燈、效果燈帶等發光體，并以所見即所得的方式實時調整光照范圍、光照強度、燈光色差等參數。此外，在虛擬演播室的設計過程中，設計人員還借用了頭戴式VR設備的輔助。

四.總結

使用基于虛幻引擎的新一代虛擬演播室系統是我臺近年來最為大膽的一次技術嘗試。項目中使用了有軌跟蹤與無軌跟蹤相結合的拍攝手段、電控軌道車和頂級虛擬演播室系統這樣的高精尖設備、以及全新的制作流程。相應地，這些新技術對于我臺的視音頻技術人員和圖文制作團隊也提出了全新的挑戰——如何將先進的設備轉化為優秀的用戶體驗。作為中國第一家上線該類型產品的縣市級電視臺，我臺通過一年時間的摸索，在掌握了新設備使用方式的同時，亦提升了自身的技術能力和設計能力。我臺必將為瑞安本地的政府機構提供更優質的媒體宣傳服務，并為本地的電視觀眾提供更加優秀的文化娛樂內容。B&P