虚拟演播室系统的解决方案

时间：2020-08-31

计算机和视频技术的迅猛发展使虚拟演播室的技术日趋成熟。目前虚拟演播室不仅仅是各电视台不可缺少的节目创作系统，而且也已成为艺术类院校学生实习、课程设计、毕业设计和创新实践的重要环境。但目前各开发商的开发水平良参差不齐，甚至有些开发商偷换概念，以次充好。这些产品不具备商品化的较基本要求，而且严重影响了用户的正常使用，给用户造成了不可挽回的经济损失。受国家高技术产业化示范工程数字化三维虚拟演播室项目办和国家广电行业虚拟演播室标准制定小组的委托，就开发、选购和测试验收虚拟演播室系统时应注意的几个关键技术介绍如下：

一、使用虚拟演播室的意义

1、节约电视节目制作成本

1.1虚拟演播室系统在几十平方米的演播室就可拍摄出几百乃至几千平方米演播室的拍摄效果。按建筑面积每平米4000元计，少建一个1000平方米的演播室，就可节约资金400万元人民币。

1.2对一个1000平方米的演播室来说，至少节省400盏灯具，按每盏灯具2000元计，400盏灯具将节省费用80万元人民币。每盏灯按500瓦功率计，400盏灯一天工作6小时，每天节电1200度。

1.3不需实际搭建场景和摆设道具，因此栏目的面目可随时随心所欲的进行新，节省下来的场景和道具布置费用也是相当可观的。

1.4使用虚拟演播室系统，只需鼠标一点，就可完成场景的换，实现多个栏目共用同一演播室系统的流水线作业，提高了演播室的使用效率和节目拍摄的工作效率。

1.5有了虚拟演播室，电视台就不必为每个栏目单独配备演播室，既节省了重复的基建投资，又节省了灯光、摄像机、录像机、切换台、监视器、调音台、字幕机等一系列设备的重复配置。

1.6若6个栏目共用一套演播室系统，按120平方米建筑面积计算，使用一套虚拟演播室系统，至少节约基建和设备投资1000万元。

2、实现传统演播室不能实现的拍摄效果，提高节目制作质量

2.1使用虚拟演播室系统不仅节约了巨额的硬件投资，减少人员配备、提高了节目制作效率，而且可实现飞机穿越地球、人与卡通握手、火山在脚下爆发、随时下雨下雪等在传统演播室无法实现的拍摄效果，使电视节目的拍摄真正做到了不受时空和创意限制。

2.2虚拟演播室系统可轻而易举地使*和嘉宾足不出户置身于原子结构的微观世界或浩瀚的宇宙太空，置身于各种新闻发生的现场，置身于现场的观众当中，进行讲解和采访。同时可实时的将重要的文本、图片、动画、视频资料实时地显示在虚拟大屏幕电视墙或任意的场景道具上，使栏目加生动。

2.3使用虚拟演播室系统制作节目，不仅可实时完成节目主持人与三维场景道具的立体合成，而且在任意形状的多个窗口或任意物体表面上播放的视频内容、动画、实时字幕、台词等能够完全与节目主持人解说内容的时间长度和节奏自动适配，使节目拍摄、编辑和后期包装在拍摄时一次性实时完成。

2.4虚拟演播室系统的实时虚拟*、实时虚拟灯光、实时环境影射、实时地面镜像、实时雾化、内外场景的实时合成等视觉感受使节目创作效果加诱人。

二、虚拟演播室的系统构成

典型的虚拟演播室系统是由摄像机、摄像机位置参数分析和控制、图形工作站、背景材料库和图像合成等设备组成。

在蓝箱中的主持人由真实摄像机拍摄，虚拟三维场景由图形工作站（虚拟摄像机）生成。真实的和虚拟的摄像机始终是锁定的。跟踪系统把真实摄像机的机位参数（摄像机在演播室中的空间位置，摄像机的运动，摄像机镜头变化）送入到图形工作站中，后者通过分析这些参数，实时生成与前景图像保持正确透视关系的场景。最后，录有主持人和真实道具的前景图像与图形工作站生成的场景在色键器里合成输出。

四、虚拟演播室的分类

1、按渲染分类：二维半、优化三维、真三维

2、按跟踪分类：虚拟背景、虚拟演播室

3、按机位分类：单机位、多机位

4、按通道分类：单通道、双通道

5、按信号格式分类：模拟、数字

五、虚拟演播室跟踪与渲染能力测试方法

（在测试前，制作一个测试模型，该模型中较好有黑白方格贴图的地面）

1.在蓝箱中正前、左后、右后三个不同位置放三把椅子（每把椅子相距不小于三米间距）作为前景物体，调入测试模型(a.max)，初始化定位后作和慢速的平摇，俯仰和变焦变化，同时观察蓝箱中三把椅子的脚与虚拟场景中黑白方格地面的接触情况。不论是跟踪还是慢速跟踪，跟踪过程中均不应有任何的错位、打滑或飘移现象。任意挪动摄像机机位，重新作初始化定位（应在瞬间完成），并重复上述跟踪操作，跟踪过程中均不应有任何的错位、打滑或飘移现象。

2.调入测试模型(b.max)，让摄象机作平摇、俯仰变化，场景模型表面不应有任何闪烁，撕裂、抖动和丢帧现象。

3.调入不小于50万个三角面的场景，再作跟踪测试，场景画面图像不应有任何闪烁、抖动或撕裂现象。只开两盏或三盏灯光，并作360度旋转观察有限蓝箱和无限蓝箱之间的变化不应有任何差别。

4.在上述模型表面调入不少于5个AVI动画，2路外视频和3个*物体，让摄象机作跟踪，跟踪过程中动画应该播放流畅，外视频与原始信号比较应有相同的图像质量，播放过程中外视频不应出现闪烁、像素点变粗、画幅变大或变小等与原始图像品质不一样的现象。

5.反复调入模型换场景，并在界面上做物体移动，外视频播放，动画播放、换场景物体表面纹理，加灯光，设置动画路径，加雾化效果，做前景和背景切换，存贮场景，调存储的文件，调整各种参数，并作跟踪。应保证至少在半天内不死机（过程中虚拟程序不能退出，必须连续使用）

6.现场建立3DMAX模型，并调入。做以上5步操作，不应该出现异常现象。

7.做多机位之间反复切换，注意观察前景和背景在切换瞬间的入画和出画，不应出现前景和背景之间的不同步现象。

8.应有完整实用的实时字幕功能。

9.在控制机界面应有实时预监功能。

10.测试时应在数字CRT电视监视器上观察视频质量和跟踪效果，而不要在液晶显示器上观察。

词条
词条说明
虚拟演播室历史流程
1978年， Eugene L.提出了“电子布景”(Electro Studio Setting)的概念，指出未来的节目制作，可以在只有演员和摄像机的空演播室内完成，其余布景和道具都由电子系统产生。随着计算机技术与虚拟现实(Virtual Reality)技术的发展，在 1992年以后虚拟演播室技术真正走向了实用。1993年，以色列ORAD推出了世界上**套真三维虚拟演播室，此后另外一家以色列厂商
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