虚拟演播室的用途

只有对虚拟演播室系统有深刻的了解才能充分发挥其在节目制作中的优势。首先，我们应当了解它能做什么，做出来的效果怎么样。英语有这样一句话可以很好地概括虚拟演播室的作用：“The only limit is imagination.”这句话的意思是，唯一的局限是能否想得到，没有虚拟演播室做不到的。当然这似乎有点夸张，但虚拟演播室在开拓电视节目的制作领域，充分发挥人的想象力这一点上确实为我们的导演及美术师提供了充分的创作空间。它是将原有的电视节目制作设备与三维动画节目制作设备结合在一起的节目制作系统，也是视频制作方式的一次变革。虚拟演播室的问世，为当今电视节目制作提供了一种全新的制作观念与方法。其具体的运作流程大致如下：

*创意人员拟出节目制作方案；

*导演及创意人员为虚拟演播室电脑虚拟三维场景的操作者“说戏”；

*动画师或模型师在电脑中创建模型及贴图；

*导演与虚拟演播室操作者合作直播或录像；

*视频输出、录制及后期制作。 动画师或模型师的职责是预先完成节目中所需的电脑三维场景，包括场景中用到的所有贴图。目前，几乎所有的虚拟演播室软件本身并不带有建模及绘画的软件包，多数是利用已有的三维或二维动画、图形图像制作软件来创建模型及模型中需要的贴图，如3D Studio MAX、 Softimage 3D、Lightscape和Photoshop等。这些软件中做好的模型和贴图有的需经过图像格式的转换，再存入虚拟演播室系统的专用目录下，然后才能从虚拟演播室软件环境中读出。大量的矢量数据经过生成后产生的标准倍数位图(power of 2，如256x512、512x1024等)，作为虚拟环境要么直接存入图形发生器中使用，要么贴在简单的几何矢量模型上。正是由于复杂的场景已预先在其他软件中制作完成，节省了大量运算时间，所以虚拟演播室才能实现实时演播效果。

现阶段几乎所有的虚拟演播室应用软件还处在发展初期。有些软件还存在着一定的局限，尚不能完全满足节目制作与创新的需要。尽管这一技术发展很快，相信不久即将有相应的更新的软件版本问世，但至少在现阶段，需要制作人员在技术细节上与导演配合。制作人员从传统的单一的执行导演意图的技术员转变成为参与节目前期总体方案设计的创作者之一。这种变化是现代科技发展的必然结果，无疑提高了现代电视节目制作人的业务要求，同时也扩大了导演的工作职能和范围。对这种要求的变化，我们每个电视工作者特别是制片人与导演必须有充分的认识。否则可能适得其反，即：由于前期制作的局限，而影响现场导演的即兴发挥。例如，如果导演希望虚拟场景中的某个部分动起来，如标志从墙上飞起来，主持人前的主持台自己移走，地面某个部分腾空而起等，就必须将这些带有“动作”的物体提前与电脑模型师讲明，由模型师将这些有动作的物体用电脑创建时就将它们分别作为单个文件单独储存。这与导演看着监视器指挥调整现场镜头中的画面的传统方法是不同的，这也正是虚拟演播室制作电视节目的主要特点。 使用光学或机械传感跟踪设备，对真实摄像机的位置及其移动进行跟踪、运算，生成数据流传输到系

统主机。通过系统主机对数据进行运算分析，从而实现真实摄像机在同等比例蓝箱内的移动，体现在3D场景中的景深景别的变化。目前最流行的图像处理方法，是使用色键器将蓝色或绿色的背景替换成实时景。 无轨虚拟演播室技术无需使用传感器对摄像机的位置及其运动进行跟踪、运算。 无轨虚拟演播室采用虚拟场景定位技术来实现虚拟摄像机的运动与3D场景实时无缝结合。 通过驱动虚拟摄像机来实现各个机位的推拉、摇移、摇臂、航拍等运 动效果，以及各个机位之间的快速切换。

无轨技术的工作原理： 根据主持人与虚拟场景、虚拟摄像机，三者之间的相对位置关系的变化,通过对3D场景的移动变化进行跟踪定位,从而实现摄像机的推拉,摇移,摇臂乃至航拍的运动效果。 这种无轨技术减少了周边硬件设备的使用，降低了使用成本，操作更便利。

虚拟演播室是视频技术与计算机技术结合的产物，把传统的色键技术与计算机图形图像处理技术结合起来形成的，是一种新颖的独特的电视节目制作技术。传统的色键技术是将演播室蓝色幕布前的人物叠加在另一个背景上，其局限性是当摄像机做任何运动（推拉摇移等）时，背景不能相应变化，只是前景图像发生变化，所以，前景与背景的透视关系不符，好像人物飘浮在背景上，合成图像失去真实感。而虚拟演播室技术可以保证前景与背景的透视关系正确。

虚拟演播室技术与色键技术十分相像，它是由前景的主持人为主的画面和背景画面，采用色键的方法构成一体，产生人物置身于背景的组合画面。然而，在真正的虚拟演播室技术中，背景是由计算机产生的，计算机接受摄像机的控制，随着摄像机的推拉摇移，俯仰角度的变化，计算机相应改变画面的大小和角度，并且为了正确再现前景与背景的空间透视关系，还需对前景和背景实施空间锁定，这种空间锁定是通过精确测定摄像机的所有定位参数(包括镜头调整参数)来实现的。�

主持人一般是在呈“U”型或“L”型的蓝箱里做着各种表演，实际的、或“真实”的前景摄像机对其进行拍摄，背景图像(画面装饰、道具和风光布景)大都是三维立体图，由制作人员预先用计算机生成，前景与背景图像在传输或录制过程中混合。这种合成图像的制作方式即被称为“虚拟”。故此，这种图像摄录系统也被称为“虚拟摄像机”，与传统的蓝幕色键技术截然不同的是，虚拟演播室技术中的真实摄像机(前景图像)与虚拟摄像机(产生背景图像)始终保持同步互锁，为此，必须对真实摄像机的以下参数进行确定：蓝幕背景的X、Y、Z坐标值；摄像机的俯仰、摇移以及可旋转角度的数值；镜头的焦距和聚焦。

然后，真实摄像机的所有上述参数都送入计算机分析，系统对与前景图像相关的虚拟背景图像发出控制指令。最后，录有表演者和真实道具的前景图像与计算机生成的背景图像在色键控制器里合成为一幅画面，传送至视频切换台输出。 �

由此可见，虚拟演播室系统可分解为三个部分：摄像机跟踪部分、计算机虚拟场景生成部分及视频合成部分。 �

虚拟演播室技术对背景进行调整或移动，使之与摄像机的运动同步，即使用一个所有位置、参数能够被测量的摄像机系统，它与一个计算机系统相连接，该计算机系统能够使用这些数据控制背景图像的生成，使背景与摄像机同步运动，即前景图像与背景图像建立起正确的透视关系。

虚拟演播室在现场拍摄及录制过程中，使用计算机制作的三维模型场景，实际地与现场拍摄的演员、录像机以及其它信号源合成在一起，保证现场演员在虚拟演播室中与三维背景呈现真实的透视关系，同时允许插入视频片断，互相作用的三维特技效果，图形／音频及其它东西。这些效果可以是事先准备好的也可以是导演现场的决定。所有三维场景是由同一台摄像机拍摄的感觉。利用虚拟演播室技术，可以避免真实制景的繁琐及浪费，而且三维场景还可以循环使用，大大降低了制景费用，拓展了环境背景图像范围，能够充分发挥人的想象创作力。

“虚拟演播室摄像机”进入合成系统，能够实现许多功能，能在演播室范围外游移，以完全不同的场景出现或者飞出演播室之外至远处，在运动中安全平滑地返回虚拟演播室场景，以及过渡到真实的摄像机。虚拟蓝背景技术允许摄像机拍摄蓝背景以外的事情，不受现场演播室的局限。

虚拟演播室系统允许摄像机在演播室空间内进行灵活的运动包括曲线运动,可以不受限制地摇移，俯仰及变焦。

简而言之，虚拟演播室系统原理就是，摄像机运动跟踪系统将获取的摄像机运动参数进行处理后，去控制背景图像生成装置，使生成的背景图像与前景图像保持正确的透视关系。最后摄像机所摄的前景与生成的背景在色键合成器中合成并播出

---