[浅谈虚拟演播室技术]技术学校

　　虚拟演播室是近年发展起来的新颖的演播室技术，它是传统演播室色键技术、计算机图形图像处理技术及最新的虚拟现实技术等多领域、多学科的集成与发展而生产的全新的影视制作手段。虚拟演播室系统提供了完善的高质量广播级画面，可以代替真实的场景及物体，其前所未有的超强特技功能，为制片人、导演、演员及其他人员提供几乎无限制的灵活性和创造力，是视频制作领域中的一次重大飞跃。
　　一、虚拟演播室系统
　　1.虚拟演播室系统组成
　　虚拟演播室系统由摄像机、切换台、视频信号延时器、图形工作站、色键合成器等部分组成。系统是由摄像机拍摄的前景图像，进行A/D转换经过切换台，输入视频信号延时器，图形工作站根据所获得的摄像机运动参数，控制虚拟背景产生相应的变换、生成背景图像。前景图像与背景图像同时输入色键合成器，合成输出。
　　2.虚拟演播室系统的主要特点
　　（1）真实物体可以在实际演播室或虚拟演播室中与三维背景呈现真实的透视关系；
　　（2）虚拟摄像机可在实际演播室边界以外的地方漫游、摄像；
　　（3）三维音响效果可以被激活并与其它动画或特技联系起来；
　　（4）在线的视频图标使演播室操作者可以轻松地在制作过程中或在任一布景之下启动特定的事项和特技；
　　（5）外部系统（比赛、天气预报、体育成绩等）和数据（选择结果、调查结果或其它）可以被实时合成进演播室；
　　（6）提示系统加强了演播室与操作者、现场表演者和其它工作人员间的相互联系；
　　（7）在制作过程中没有现场视频或音频的延迟，并可在背景和前景的任意位置上插入活动视频，可以对系统进行快速、准确的错误检测，保证节目摄制平滑、连贯地进行。还有可能的虚拟阴影及灯光提示演员走位功能。
　　3.虚拟演播室系统类型
　　虚拟演播室系统在近几年的发展中不断得以完善，现出了二维系统、三维系统、真三维系统，以及为适应高清晰度电视系统而开发的HD虚拟演播室系统等类型。
　　而真三维虚拟演播室系统与HD虚拟演播室系统是目前最为先进的高档产品，也是节目制作中的最佳选择。
　　真三维虚拟演播室系统除了跟三维系统一样，能够实时渲染并生成全三维的场景画面外，最主要的特点是能够支持前景带深度等方位信息的输入，并通过改进的色键合成技术实现前后景的无缝合成。由于前后景进行了带深度信息的合成，实现了演员能够真正进入虚拟场景的效果，演员不光能够在场景中各个虚拟物体间进行自由穿插，甚至还可以进入虚拟物体的内部中。这类系统配合虚拟阴影及反射、虚拟散焦等技术所创造出的效果是二维系统和三维系统根本无法可比的。
　　HD虚拟演播室系统。随着技术的进步和人们欣赏水平的不断提高，高清晰度电视（HDTV）正走进人们的生活，已成为广播电视发展的热点与趋势。为了适应这一变化，在虚拟演播室系统中出现了适于高清晰度电视的系统，即HD虚拟演播室系统。
　　二、虚拟演播室的关键技术
　　1.摄像机运动参数的跟踪，体现的是跟踪技术。目前，获取摄像机运动参数的方法主要有两种：一种是机械传感器技术，另一种是图像分析识别技术。
　　2.虚拟背景的生成
　　（1）虚拟布景的制作
　　虚拟演播室布景是由摄像机的活动视频、静止图像、计算机制作的二维或三维图形建立起来的。虚拟布景的制作，首先将虚拟背景中的物体建成三维模型，在模型上添加扶植及纹理。然后，将模型在虚拟背景中定位，制作灯光效果。
　　（2）实时生成背景
　　实时生成背景是将计算机制作带纹理的三维数学模型映射存储在图形工作站的数据库中，然后在前景摄像机运动参数的控制下，虚拟摄像机对预先制作的虚拟布景进行三维重建，通过虚拟背景制作软件系统，根据背景需求对事先制作的虚拟布景进行控制和操作，生成速度可达50场地/秒。
　　（3）视频合成
　　虚拟演播室系统视频合成是色键合成器抠像完成的，摄像机拍摄的活动前景图像，经过色键合成器进行抠像处理，与计算机生成的虚拟背景实时合成图像输出。
　　随着视频数字化的发展，虚拟演播室系统在广电行业中的应用前景非常广阔。
　　（作者单位：呼和浩特广播电视台）
　　责任编辑：白洁