虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應用

1、虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應用ISSN1009-3044OompurK no wledgea ndTech nolog y 電腦知識與技術(shù)Vo1.7,No.19,July2011. 虛擬演播室技術(shù)在電視節(jié)目制作中的應用 楊健.蔡潮潮 ,(溫州大學教師教育學院 ,浙江溫州 325027)Email:edufCCC,CTeh+8655156909635690964摘要 :虛擬演播室技術(shù)是計算機虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)演播室色鍵摳像技術(shù)相結(jié)合的一 種新的電視節(jié)目制作技術(shù) .虛擬演播室是一種只有演員和道具 ,不需要實際場景的演播室系統(tǒng) .它不僅為電視節(jié)目制作提供了高科 技的制作手段和無限自由的創(chuàng)作空間 ,

2、而且在豐富節(jié)目制作方式 ,降低節(jié)目制作費用等方面也具有十分重要的意義 關(guān)鍵詞 :虛擬演播室 :三維技術(shù) :色鍵技術(shù)中圈分類號：TP37文獻標識碼:A文章編號：1009_3044(2011)19-4708 02 VirtualStudioTechnologyintheProductionofTelevisionPrograms YANGJian,CAIChaochao(CoBegeofTeacherEducationWenzhouUnivercity,Wenzhou325027,China) Abstract：TheVirtualStudioSystemisonekindofnewTVprogr

3、amthatcombinestheVirtual RealityandthetraditionstudioChro- maKey.Thevirtualstudioissystemthathasnotactualscenebutactorandstageproperties.Itno tonlyprovidesproductionofhilghtech- nologyandcreatedspaceofinfinitefreedomforproducingTVprogram,butalsoreducesprog ramcostetcinadorningwayofpracncal programth

4、athasaveryimportantsignificance.Keywords:VirtualStudio;3Dtechnology;Colorkeytechnolog 虛擬演播室是計算機技術(shù)在電視節(jié)目制作領(lǐng)域的應用之一 ,它為電視節(jié)目制作提 供了高科技的制作手段和無限自由的創(chuàng)作空間豐富了電視欄目的包裝方式 .虛擬演播室系統(tǒng)能把在全藍背景中的主持人與計 算機生成的三維虛擬場景完全融合在一起 ,還可以用建模軟件控制合適的貼圖 ,燈光 ,模型等參數(shù) ,給場景中的物體貼畫 ,加光影和 潤色 ,使其更具真實感 .1 虛擬演播室基本工作原理 虛擬演播室技術(shù)是在傳統(tǒng)色鍵技術(shù)與計算機圖形處理技術(shù)相結(jié)合的基

5、礎(chǔ)上發(fā)展 起來的 ,傳統(tǒng)色鍵技術(shù)摳像時 ,前后景之間無法保持正確的透視關(guān)系 ,看上去前景像漂浮在背景上一樣 ,給人感覺很不真實 .虛 擬演播室由于采用了跟蹤技術(shù) ,計算機主機通過分析攝像機的運動參數(shù) ,包括位置 ,俯仰,平搖,推拉,變焦等,對虛擬場景的相應參數(shù) 進行調(diào)整 ,保證前景后景之間保持正確的透視關(guān)系 ,實時生成出與前景聯(lián)動的跟蹤信號 ,通過色鍵器對經(jīng)過延時的前景信號進行 摳像處理 ,然后與虛擬場景合成 ,人物與虛擬背景能夠同步變化 ,最終通過渲染控制計算機將電視畫面輸出播放 .如圖 1 所示 .2 虛擬演播室制作技術(shù)環(huán)節(jié)綜述 虛擬演播室制作大致分為演播室場景建模 ,藍箱拍攝制作 ,后期

6、效果合成三個階 段.2.1 演播室場景建模演播室建模前 .設計師要根據(jù)前期的資料收集繪制出場景的平面圖和立面圖,通過三維建模軟件在計算機中繪制出場景模型 .建模不僅要求模型的精確性高 ,而且 要有藝術(shù)性 ,要求創(chuàng)作者不但會合理使用資源 ,而且要對電視構(gòu)圖 ,鏡頭語言有比較 深刻了解 .是美術(shù)素養(yǎng) .2.2 藍箱拍攝制作圖1建模的核心是構(gòu)思 ,靈魂是創(chuàng)意 ,源泉攝像機拍攝演員在藍箱中表演 （前景信號 ）,計算機虛擬場景生成系統(tǒng)從跟蹤系統(tǒng) 中得到攝像機的運動信號并實時繪制出虛擬的三維場景 （背景信號 ）,然后通過視頻合成系統(tǒng)將二者進行摳像合成 ,最后輸出演 員與虛擬場景融合的視頻效果 .2.3 后

7、期合成在三維演播室系統(tǒng)中 ,將拍攝的錄像和虛擬場景結(jié)合 ,最后導出視頻 .在導出影片 時應注意導出格式的選擇 ,選擇 PAL 制導出, 這樣才能保存影片能在電視臺進行播放3 虛擬演播室制作關(guān)鍵技術(shù)分析3.1 幾何建模技術(shù)這里以百曉講新聞虛擬場景的模型為例子 ,使用的軟件是 3DSMAX8.0. 在場 景建模前 ,首先應該將場景模型的單位設置成收稿日期 :2011-05 15 本欄目責任編輯 .唐東第7卷第19期（2011年7月）CompurKnowledgeandTechnology電腦知識與技術(shù) 毫米 ,所建模型要以 3dmax 透視圖的柵格面為參考地平面 ,這是為了保證模型的比 例與實際場

8、景 （藍箱）比例一致 .其次,要選擇可編輯多邊形 （POLYGON） 技術(shù)來建模 ,場景中所有的模型都必須是 POLYGON 模型, 不允許有 PATCH,NURBS 等非 POLYGON 模型,這樣才能保證輸出的 3DS 文件導人三維演播室系統(tǒng)時模型的點 ,線,面位置不會出 錯.最后,在 POLYGON 建模時應力求做到模型的點面數(shù)量最小化 .比如說 ,用一個圓柱體來作為地面 ,只能看到上表面和側(cè)面 ,對 于下表面是看不到的 .所以對那些看不見的面 , 就要適當?shù)膭h除 ,這樣可以減少多邊形的數(shù)量 ,以便使軟件程序在渲染的時候更加 順暢 .對于距離攝像機比較遠的模型 ,它本身的 縱深遠遠小于它

9、和攝像機之間的距離 ,所以看上去會使立體感減弱 ,這部分的模型 , 可以用平面物體來代替 .例如 ,制作一面掛有好 多裝飾物的墻 ,墻上的畫就可以用一個平面來代替 ,之后用材質(zhì)賦予上去 ,使得看 上去有層次感 .對于一些不規(guī)則模型 ,比如 ,模型中的天花板 ,地板,地毯,柱子等 ,可以先利用布爾運算制作模型 ,然后轉(zhuǎn)化為可編輯 多邊形 .如圖 2所示 .3.2 材質(zhì)貼圖和燈光技術(shù) 完成所有建模以后 ,需要對這些模型設置表面特性 .即賦予 材質(zhì)貼圖 ,這樣才能使模型看起來更加具有真實感 .在進行材質(zhì) 貼圖的處理時應考慮到模型的材質(zhì)與貼圖要與現(xiàn)實生活中的對 象屬性相一致的特點 ,具體體現(xiàn)在模型的顏

10、色 ,透明度 ,反光度 , 反光強度 ,自發(fā)光及粗糙程度等特性上 ,材質(zhì)的最終效果是不同 屬性貼圖疊加所產(chǎn)生的效果 .例如要調(diào)節(jié)柱子的金屬感 ,那就需 要在反射貼圖 ,高光貼圖和顏色貼圖通道中分別調(diào)節(jié)各自不同效 果 .以實現(xiàn)三種貼圖疊加的效果 .圖2在給模型打燈光的時候 ,應注意一下幾方面 ,第一,要用光度學燈光或者 VRay 燈光, 避免使用標準燈光 ,因為在烘焙時 ,光度學燈光和 VRay 燈光能實現(xiàn)更加逼真的光影效果 .第二 ,靈活運用體積光 ,在數(shù)字燈光 的概念中 ,體積光是燈光的一項屬性 （燈光的大氣效果 ）,無論是點光源 ,面光源還是聚光燈 ,只需對這一屬性進行適當?shù)脑O置 ,即可

11、產(chǎn)生滿意的體積光效果 .第三 ,注意布光的先后順序 ,燈光之間會相互干擾 ,所以合理的的布光順序可以大大提高工作的效率.首先用光度學中的目標點光源以陣列的形式布置好 ,然后用目標面光源 ,突出主題 ,最后輔助打上一些目標點光源 ,給這些燈光加上 陰影效果 ,增加場景模型的光影層次感 .3-3烘焙技術(shù)貼圖烘焙技術(shù)也叫RenderToTextureS簡單地說就是一種把max光照信息渲染成 貼圖的方式 ,而后把這個烘焙后的貼圖再貼 回到場景中去的技術(shù) .由于不需要 CPU 再去費時的計算燈光渲染的參數(shù) ,所以大 大提高了渲染的速度 .在烘焙前 ,先把視圖切換到 前視圖 ,選中要烘焙的模型 .在渲染到

12、紋理的卷展覽下設置參數(shù)時選擇添加紋理元素為CompleteMap，目標貼圖位置都選擇為漫射色顏色 ,最后得到保留燈光效果的貼圖 .之所以要做烘焙這個過程 ,是因為在三維 演播室系統(tǒng)軟件中無法顯示和辨認 MAX 自帶的燈光信息.3.4 藍箱設計藍箱設計時應注意以下兩個方面的問題 :第一,要調(diào)整好藍箱位置 .演員的表演都 在藍箱中進行 ,但是由于實際場地的限制 ,藍 箱的天花板可能較低或?qū)τ趯捊嵌扰臄z來說太窄,如果畫面 "穿幫",即現(xiàn)場攝像機搖到藍色背景以外 ,可以在虛擬演播室軟件中調(diào)整藍箱位置 .保證所攝部分處于藍箱范圍之內(nèi) .第二 ,應保證藍箱內(nèi)光照均勻 ,避免 出現(xiàn)黑斑和

13、白斑 .主要應注意以下幾個問題 :合理調(diào)配燈光 ,使前景與虛擬背景的照明亮度及方向匹配.影子問題 ,主持人及真實道具在藍箱中投下的影子也要隨主持人及道具一起進入虛擬空間 ,為提取陰影 ,燈光的設置應使陰影處的藍色電平與背景藍幕 布的藍色電平有較大區(qū)別 .影子的方向也要和虛擬空間中的光源方向一致 .必須使用冷光源 ,因為藍箱的主色調(diào)為藍色 .墻角 處也必須照亮 ,保證光照均勻 .3.5 利用三維演播室系統(tǒng)后期合成Top3DSet虛擬演播室系統(tǒng)是一個集實景拍攝，三維場景編輯和節(jié)目播出于一體的 電視節(jié)制作系統(tǒng) .制作過程中應該注意以下幾點:首先 ,在系統(tǒng)的素材庫中調(diào)用合適的場景模型 ,添加到四視圖編輯區(qū)中 ,并將 烘焙貼圖賦予給場景模型 .第二,在素材庫中選擇大屏幕和特效物件 ,添加到時軌編輯窗體 ,適當?shù)男薷奈锛蛣幼鞯膶傩允怪?合節(jié)目創(chuàng)意要求 .最后保存為一個虛擬演播室節(jié)目表,在完成初始化定位后 ,接通跟蹤系統(tǒng) ,然后通過時軌窗上的播出控制功能配 合主持人進行靈活的播放操作 ,開始播放后就可以進行節(jié)目錄制了 .4 結(jié)論在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的今天 ,虛擬演播室系統(tǒng)也必會有更大的發(fā)展空間 .雖然目 前還不太可能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)演播室 .但是隨著其制作成本的不斷降低 ,制