第7章第4節(jié)虛擬演播室

1、虛擬演播室系統(tǒng),(一)虛擬演播室系統(tǒng)概述,虛擬演播室技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將計(jì)算機(jī)制作的虛擬三維場(chǎng)景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拍攝的人物活動(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)地合成，使人物與虛擬背景能夠同時(shí)變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者天衣無(wú)縫的融合，以獲得完美的合成畫(huà)面。由于背景是計(jì)算機(jī)生成的，可以迅速變化，這使得豐富多彩的演播室場(chǎng)景設(shè)計(jì)可用非常經(jīng)濟(jì)的手段實(shí)現(xiàn)，提高了節(jié)目制作的效率和演播室的利用率；同時(shí)使演員擺脫了物理上的空間、時(shí)間及道具的限制，置身于完全虛擬的環(huán)境中自由表演。節(jié)目的導(dǎo)演可在廣泛的想象空間中進(jìn)行自由創(chuàng)作，從而使電視節(jié)目制作進(jìn)入了一個(gè)全新的境界。,虛擬演播室系統(tǒng)一般由聯(lián)機(jī)和脫機(jī)兩個(gè)部分組成。聯(lián)機(jī)部分包括：色鍵合成器和具有藍(lán)色

2、前景的演播室；跟蹤系統(tǒng)是能夠檢測(cè)和提供攝像機(jī)參數(shù)、演員位置的系統(tǒng)；背景生成系統(tǒng)，即能夠根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)實(shí)時(shí)形成背景圖像的成像系統(tǒng)；合成系統(tǒng)，即把前景的演員圖像和虛擬背景圖像實(shí)時(shí)混合的系統(tǒng)。脫機(jī)部分一般包括虛擬背景的設(shè)計(jì)和生成，如場(chǎng)景中三維模型物體的建立和場(chǎng)景的整體設(shè)計(jì)等。,(二）虛擬演播室系統(tǒng)的組成與原理,在高速圖形計(jì)算機(jī)和視頻色鍵基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的演播室技術(shù)。一套典型的虛擬演播室系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：跟蹤、圖形繪制和合成。,工作原理,在虛擬演播室中演員在一間藍(lán)室里進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)表演，攝像機(jī)采集前景視頻信號(hào)，同時(shí)攝像機(jī)上的跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供攝像機(jī)移動(dòng)的信息，這些數(shù)據(jù)被送至一個(gè)圖形計(jì)算機(jī)，三維計(jì)算機(jī)圖形發(fā)生

3、器實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，以藍(lán)色屏幕為背景拍攝的攝像機(jī)圖像，經(jīng)延時(shí)后與選自計(jì)算機(jī)的虛擬背景以相同時(shí)碼進(jìn)行工作，并通過(guò)色度鍵控器“聯(lián)合”在一起，實(shí)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)組合的圖像。,攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng),虛擬演播室中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是如何判斷攝像機(jī)、主持人、計(jì)算機(jī)合成場(chǎng)景之間相對(duì)位置關(guān)系。攝像機(jī)跟蹤器把真實(shí)演員及物體與攝像機(jī)之間的位置及透視信息送給圖形計(jì)算機(jī)，然后以攝像機(jī)的鏡頭產(chǎn)生虛擬環(huán)境，把真實(shí)演員與虛擬場(chǎng)景匹配起來(lái)。所謂跟蹤技術(shù)，即指如何獲取攝像機(jī)在演播室中的實(shí)際位置參數(shù)和動(dòng)作參數(shù)。 目前，獲取攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方法主要有兩種：一種是機(jī)械傳感器技術(shù)；另一種是圖像分析識(shí)別技術(shù)。,1）機(jī)械跟蹤方式,可以安裝一些不

4、同的軌道、移動(dòng)車、升降架、吊臂等移動(dòng)攝像機(jī)。,需改裝鏡頭，有幾種方式的自動(dòng)鏡頭校準(zhǔn)，攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)不受限制,每臺(tái)攝像機(jī)需要一個(gè)跟蹤器，采集精度高、工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)處理速度快，但沒(méi)有延時(shí)。,2）圖像分析識(shí)別方式,圖形識(shí)別實(shí)際上是一種運(yùn)動(dòng)估測(cè)算法，它可以對(duì)運(yùn)動(dòng)畫(huà)面進(jìn)行精確的計(jì)算，獲得攝像機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。實(shí)際應(yīng)用一般采用有淺藍(lán)色網(wǎng)格圖案的深藍(lán)色背景板，拍攝時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行定位追蹤，通過(guò)對(duì)每幅畫(huà)面中許多像素點(diǎn)亮度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，可以得出畫(huà)面的移動(dòng)和比例的變化，用這個(gè)測(cè)量值和運(yùn)動(dòng)參數(shù)建立一個(gè)關(guān)于像素子集的聯(lián)立方程。,3）超聲波定位方式,實(shí)現(xiàn)肩扛、手提、液壓云臺(tái)、搖臂、吊臂、滾輪三腳架等多種拍攝方式。,攝像

5、機(jī)定位精度高，安裝和初始設(shè)置方便快捷，速度快，延時(shí)小。,4）紅外傳感方式,可在控制區(qū)域范圍內(nèi)測(cè)定任意位置和角度的坐標(biāo)參數(shù)、可實(shí)現(xiàn)肩扛和手提式自由拍攝。,中央電視臺(tái)已用虛擬演播室系統(tǒng)制作出許多優(yōu)秀的電視節(jié)目，如：科技博覽、音樂(lè)時(shí)代、銀幕采風(fēng)、每日佳藝、百年經(jīng)典、春節(jié)歌舞晚會(huì)等,現(xiàn)場(chǎng)視頻可以實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維圖形完美無(wú)缺地集成在一起,虛擬場(chǎng)景系統(tǒng),虛擬場(chǎng)景可以無(wú)縫地將真實(shí)主持人和演員與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維環(huán)境結(jié)合在一起。,藍(lán)室設(shè)計(jì),由一面或多面藍(lán)墻和藍(lán)色的地板組成的“藍(lán)室”，對(duì)藍(lán)色舞臺(tái)沒(méi)有實(shí)際的物理尺寸限制，真實(shí)藍(lán)背景的大小可以決定有多少演員在虛擬場(chǎng)景中活動(dòng)。建立更大的藍(lán)色墻壁或采用藍(lán)色的邊墻是

6、得到更大攝像機(jī)視角范圍的辦法。需注意，正面臨近的墻角應(yīng)大于90度，這將更容易打燈光，并且墻壁之間也不會(huì)互相反射。當(dāng)攝像機(jī)取遠(yuǎn)景時(shí)，不僅需要播音員身后是藍(lán)色，地板也要求是藍(lán)色的。地板應(yīng)該足夠大得包括陰影，否則落在真實(shí)背景之外的陰影將被剪除。在藍(lán)背景中應(yīng)采用圓滑的角落，因?yàn)閷?duì)折角打光會(huì)非常困難，需要在鍵控器上進(jìn)行額外的調(diào)整來(lái)均勻明暗差異，這也使保留陰影變得更困難。,藍(lán)色優(yōu)點(diǎn)：更好地保護(hù)人體的皮膚色；物體周圍的藍(lán)色弱色調(diào)沒(méi)有綠邊弱色調(diào)顯眼；演員在藍(lán)色環(huán)境中工作要比綠或紅色環(huán)境中愉快。,幾種虛擬演播室系統(tǒng)簡(jiǎn)介,虛擬場(chǎng)景：承德寶勵(lì)；,采用圖像分析識(shí)別方式：,國(guó)外orad公司（以色列）；,采用機(jī)械跟蹤方式

7、 ：,國(guó)外rt-set公司、for a（朋榮）公司；,國(guó)內(nèi)大洋、索貝、奧維迅、新奧特等；,虛擬場(chǎng)景的制作,虛擬演播室的背景圖像可以是來(lái)自錄像機(jī)或攝像機(jī)的活動(dòng)視頻，也可以是靜止圖像等；,但使用最多的是由計(jì)算機(jī)軟件創(chuàng)作的二維或三維圖形，即虛擬場(chǎng)景。,實(shí)時(shí)生成背景,是指在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制下，背景生成裝置對(duì)制作好的背景信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)生成與前景有正確透視關(guān)系的背景圖像。所謂實(shí)時(shí)，是指生成速度可達(dá)到50場(chǎng)/秒。,燈光,最困難又最重要的，需經(jīng)驗(yàn)豐富。,藍(lán)色舞臺(tái)需要被照得非常均勻，通常用冷光。最少的修飾可更為容易保留陰影。,燈光應(yīng)經(jīng)常保持足夠高的角度來(lái)使陰影落在地面上而不是背景墻上。,地面的輔助光照亮前

8、景物體的下面部分，將提高鍵的質(zhì)量。,控制不同方向的光強(qiáng)，避免過(guò)多的藍(lán)光反射在物體上，以獲得更理想的效果。,影子問(wèn)題。燈光的設(shè)置應(yīng)使陰影處的藍(lán)色電平與背景藍(lán)幕布的藍(lán)色電平有較大的區(qū)別。影子的方向也要和虛擬空間中的光源方向一致。,為表現(xiàn)虛擬背景中反光地板上的影子效果，可在藍(lán)箱地板上鋪設(shè)藍(lán)色透明塑料。虛擬演播室中的影子效果一般只限于地板。,注意下列一些問(wèn)題：,隨著數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬演播室技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善。虛擬演播室已不僅僅在電視臺(tái)應(yīng)用，在氣象臺(tái)、企業(yè)、學(xué)校也引進(jìn)了虛擬演播室使其成為一種有力的節(jié)目制作工具。目前虛擬演播室技術(shù)的應(yīng)用也擴(kuò)展到了互聯(lián)網(wǎng)上，出現(xiàn)了具有虛擬實(shí)況和網(wǎng)絡(luò)重放功能的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)目