虛擬演播室是發(fā)展起來的一種獨(dú)特的電視節(jié)目制作技術(shù)。它的實(shí)質(zhì)是將計算機(jī)制作的虛擬三維場景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者的融合，以獲得完美的合成畫面。

介紹

虛擬演播室系統(tǒng)（The Virtual Studio System，簡稱VSS）

虛擬演播室系統(tǒng)應(yīng)用攝像機(jī)跟蹤技術(shù)，獲得真實(shí)攝像機(jī)數(shù)據(jù)，并與計算機(jī)生成的背景結(jié)合在一起，背景成像依據(jù)的是真實(shí)的攝像機(jī)拍攝所得到的鏡頭參數(shù)，因而和演員的三維透視關(guān)系完全一致，避免了不真實(shí)、不自然的感覺。由于背景大多是由計算機(jī)生成的，可以迅速變化，這使得豐富多彩的演播室場景設(shè)計可以用非常經(jīng)濟(jì)的手段來實(shí)現(xiàn)，由于它本身所具有的無窮魅力以及其不可低估的發(fā)展前景，迄今已被越來越多的節(jié)目制作及有關(guān)人員所關(guān)注。

虛擬演播室是一種全新的電視節(jié)目制作工具，虛擬演播室技術(shù)包括攝像機(jī)跟蹤技術(shù)、計算機(jī)虛擬場景設(shè)計、色鍵技術(shù)、燈光技術(shù)等。虛擬演播室技術(shù)是在傳統(tǒng)色鍵摳像技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用了計算機(jī)三維圖形技術(shù)和視頻合成技術(shù)，根據(jù)攝像機(jī)的位置與參數(shù)，使三維虛擬場景的透視關(guān)系與前景保持一致，經(jīng)過色鍵合成后，使得前景中的主持人看起來完全浸盡于計算機(jī)所產(chǎn)生的三維虛擬場景中，而且能在其中運(yùn)動，從而創(chuàng)造出逼真的、立體感很強(qiáng)的電視演播室效果。

采用虛擬演播室技術(shù)，可以制作出任何想象中的布景和道具。無論是靜態(tài)的，還是動態(tài)的，無論是現(xiàn)實(shí)存在的，還是虛擬的。這只依賴于設(shè)計者的想象力和三維軟件設(shè)計者的水平。許多真實(shí)演播室無法實(shí)現(xiàn)的效果，對于虛擬演播室來說，確是“小菜一碟”。例如，在演播室內(nèi)搭建摩天大廈，演員在月球進(jìn)行“實(shí)況”轉(zhuǎn)播，演播室里刮起了龍卷風(fēng)等等。有的電視臺已經(jīng)起用了虛擬主持人，并且成為了明星，他們不僅可以配合真人的主持人主持節(jié)目，而且還可以單獨(dú)主持節(jié)目。這些都是虛擬演播室創(chuàng)造性的體現(xiàn)。

虛擬演播室的產(chǎn)生，給視頻節(jié)目制作、電視廣播帶來了一場革命。

三維虛擬演播室的跟蹤技術(shù)有4種方式可以實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)格跟蹤技術(shù)、傳感器跟蹤技術(shù)、紅外跟蹤技術(shù)、超聲波跟蹤技術(shù)，其基本原理都是采用圖形或者機(jī)械的方法，獲得攝像機(jī)的參數(shù)，包括攝像機(jī)的X、Y、Z、（位置參數(shù)）Pan、Tilt、（云臺參數(shù)）Zoom、Focus（鏡頭參數(shù)）由于每一幀虛擬背景只有20ms的繪制時間，所以要求圖形工作站實(shí)時渲染能力非常強(qiáng)大，對攝像機(jī)的運(yùn)動沒有更多的限制，一般適合專業(yè)電視臺，對節(jié)目制作要求較高的用戶使用。

另一種方法是預(yù)生成三維背景，即要首先制作好背景的三維模型，然后預(yù)先定義好攝像機(jī)的運(yùn)動和參數(shù)設(shè)置，根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成每臺虛擬攝像機(jī)的視圖畫面，最后運(yùn)用色健將前景和相應(yīng)的虛擬背景結(jié)合起來。這種方式可以生成比較真實(shí)的虛擬背景，對圖形工作站實(shí)時渲染能力要求不高，攝像機(jī)只可以切換機(jī)位（攝像機(jī)機(jī)位必須事先與背景調(diào)整好比例和透視關(guān)系），不可以做其他的運(yùn)動，這樣的虛擬演播室適合學(xué)校以及電教中心，投資較小，要求不高的用戶使用。

原理

1、虛擬背景渲染主機(jī)：

完成虛擬背景的渲染輸出工作，同時采集傳感跟蹤系統(tǒng)攝像機(jī)的運(yùn)動參數(shù)，最終的渲染輸出相應(yīng)的包括背景信號和作為前景遮擋的鍵信號。

控制攝像機(jī)切換模塊，當(dāng)虛擬背景進(jìn)行不同視角背景切換的時候，同時發(fā)出控制信號給攝像機(jī)切換模塊，切換至相應(yīng)視角的前景攝像機(jī)。

控制色鍵，通過計算機(jī)軟件調(diào)整和保存色鍵的狀態(tài)各項(xiàng)參數(shù)。

2、攝像機(jī)傳感跟蹤系統(tǒng)：采用機(jī)械光電傳感跟蹤方式，采集攝像機(jī)平搖、俯仰、鏡頭推拉六個方位的動作信息。

3、色鍵：完成攝像機(jī)前景和虛擬背景的實(shí)時合成輸出。

4、切換器：完成攝像機(jī)前景信號的切換工作，受控于渲染主機(jī)串口信號。

5、同步信號分配器：完成外來同步信號的分配，分別將同步信號分配給背景渲染引擎、色鍵、切換模塊以及預(yù)留給用戶攝像機(jī)的三個同步信號輸出口。

6、延時器：對前景信號進(jìn)行延時一幀的處理，使得前景信號和渲染主機(jī)生成的背景信號同步。

特點(diǎn)

虛擬演播室系統(tǒng)是近年來隨著計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展和色鍵技術(shù)不斷改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新的電視節(jié)目制作系統(tǒng)。在虛擬演播室系統(tǒng)中，攝像機(jī)的工作狀態(tài)信息傳送給圖形工作站，計算機(jī)依此得到前景物體與攝像機(jī)之間的距離和相對位置，從而計算出虛擬場景最適宜的大小、位置，并按要求計算生成虛擬場景的三維模型?，F(xiàn)場視頻采用色鍵原理，將主持人或演員置身于藍(lán)色背景幕布前表演，然后利用切換臺上的色鍵功能將主持人從藍(lán)色背景中分離出來，實(shí)時地與計算機(jī)產(chǎn)生的三維模型無缺地集成在一起，構(gòu)成一個現(xiàn)實(shí)中不存在的，但是在電視畫面上卻又起到演播室作用的那種假想的新的環(huán)境和氣氛，最終得到把將實(shí)拍的人物與虛擬景物無縫地融合起來的畫面。

優(yōu)點(diǎn)

虛擬演播室的優(yōu)勢是顯而易見的，從畫面可以明顯看出，電腦生成的背景與演員之間的融合簡直是天衣無縫。虛擬演播室系統(tǒng)用軟件來生成背景和道具，它可制作出實(shí)際不存在的或難以制作的場景，并可以在瞬間改變場景，可以制作出真實(shí)演播室無法實(shí)現(xiàn)的效果，其空間不受物理空間限制，攝像機(jī)可以以360゜旋轉(zhuǎn)；還可以引人大量虛擬特殊環(huán)境與道具，因此可創(chuàng)作出更豐富、更吸引人的節(jié)目，使導(dǎo)演在很大程度上擺脫了時間、空間和道具制作方面的限制，獲得了更大的創(chuàng)作的想象空間，能夠以低廉的成本產(chǎn)生新奇的視覺效果。另外，由于場景的制作、修改、保存等都在計算機(jī)上進(jìn)行，制作和更換電子布景快捷簡便，節(jié)省了大量的人力、物力、財力，而且縮短了節(jié)目制作周期，提高演播室的利用率等等。虛擬演播室雖然具有諸多的優(yōu)越性。

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