什么是虛擬演播室？
隨著科技的發(fā)展，虛擬演播室是近年新興起來的一種獨(dú)特的電視節(jié)目制作技術(shù)。與傳統(tǒng)的演播室相比：大大降低了制景費(fèi)用，拓展了環(huán)境背景圖像范圍，能夠充分發(fā)揮人的想象創(chuàng)作力。
虛擬演播室的實(shí)質(zhì)是將計(jì)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(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時(shí)合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者天衣無縫的融合，以獲得完美的合成畫面隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖文圖像技術(shù)、傳感跟蹤技術(shù)、色鍵處理技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬演播室技術(shù)的功能日趨完善，系統(tǒng)日趨穩(wěn)定，虛擬演播室系統(tǒng)已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于電視臺(tái)、電視制作機(jī)構(gòu)的各類欄目的制作和創(chuàng)作中。
一.虛擬演播室的基本構(gòu)成
典型的虛擬演播室主要由攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)虛擬背景生成系統(tǒng)及視頻合成系統(tǒng)等部分組成。
1. 攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)：用于判斷攝像機(jī)、主持人及虛擬背景之間的相對(duì)位置關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)前景、背景圖像完全同步聯(lián)動(dòng)、再現(xiàn)起初的透視關(guān)系的關(guān)鍵所在。為了跟蹤攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)，我們需要獲取攝像機(jī)的以下幾個(gè)參數(shù)：鏡頭運(yùn)動(dòng)參數(shù)(包括推拉、搖移、聚焦等)及攝像機(jī)空間位置參數(shù)(包括移動(dòng)、傾斜等)。
常用的跟蹤方法有傳感器(包括機(jī)械和光電)和圖形識(shí)別兩種：
a 傳感器跟蹤方式
這種方式是在攝像機(jī)鏡頭上安裝傳感器和有關(guān)電子裝置，通過托架與鏡頭上的變焦環(huán)、聚焦環(huán)齒輪緊密咬合,當(dāng)變焦環(huán)和聚焦環(huán)位置發(fā)生變化時(shí),傳感器就能檢測出其變化,并將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。攝像機(jī)的機(jī)頭運(yùn)動(dòng)參數(shù)和整體空間移動(dòng)參數(shù)也通過類似方法或者紅外方式獲取。這些數(shù)據(jù)最后傳輸給圖形工作站進(jìn)行相應(yīng)處理，從而讓虛擬背景跟隨上述參數(shù)變動(dòng)作相應(yīng)的變化。
b 圖形識(shí)別方式
圖形識(shí)別方式是通過對(duì)攝像機(jī)拍攝的圖像的形狀來識(shí)別、分析并確定攝像機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)。這種方式要求在演播室的背景幕布上用不同色度(例如深藍(lán)和淺藍(lán))繪制出特定的圖案。當(dāng)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí),它所拍攝到的背景圖案的特征也將發(fā)生相應(yīng)的變化。通過對(duì)背景圖案的識(shí)別、分析和運(yùn)算,從而可檢測出攝像機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù),包括水平轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)、變焦參數(shù)以及攝像機(jī)整體空間位置參數(shù)。
目前已在使用的一種圖案是網(wǎng)格圖案,即在深藍(lán)色的幕布上用淺藍(lán)色繪制出特定的格子圖。由于背景幕布整體采用的是與傳統(tǒng)演播室相同的藍(lán)色,因此仍可利用色鍵技術(shù)進(jìn)行"摳像"合成。
2. 計(jì)算機(jī)虛擬背景生成系統(tǒng)(圖形工作站)
a 虛擬背景制作
虛擬演播室的背景是疊加相應(yīng)的三維虛擬場景。這些場景一般可通過常用的3Dmax、Maya等三維創(chuàng)作來建模，最后由專用的圖形處理軟件編輯合成(包括建模、材質(zhì)分配、光調(diào)整和物體運(yùn)動(dòng)等在內(nèi)的物體模型、效果、動(dòng)畫)。
b 圖形工作站
根據(jù)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，圖形工作站對(duì)預(yù)先制作好的虛擬場景信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)時(shí)渲染生成與前景有正確透視關(guān)系的背景圖像。
3. 視頻合成系統(tǒng)(色鍵器)
虛擬演播室的視頻合成系統(tǒng)一般使用色鍵摳像技術(shù),即前景與背景的混合是通過色鍵混合器來完成的。為保證容易摳像,應(yīng)使藍(lán)色幕布(或綠色)處于均勻照明之下,演員的服裝及小道具的顏色也應(yīng)注意。藍(lán)色幕布應(yīng)使用純正的色鍵藍(lán)色,其空間大小應(yīng)保證演員有足夠的移動(dòng)范圍。
綜上所述，虛擬演播室就是攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)將獲取的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行處理后，去控制背景圖像生成裝置，使生成的背景圖像與前景圖像保持正確的透視關(guān)系。
