虚拟演播室技术在气象预报电视节目制作中的应用思路研究Word格式.docx

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虚拟演播室技术在气象预报电视节目制作中的应用思路研究Word格式.docx

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1虚拟演播室的优势

随着虚拟演播室产品及相关技术的不

断开发,系统功能的不断完善和提高,应用

范围的不断扩大,虚拟演播室的优势也逐

渐地显现出来.

（1）虚拟演播室最显着的特点就是它能

带给编创人员无限的创作思维空间.虚拟

演播室可以使创编人员的创作思维任意驰

骋,编创人员的思维活动得到了充分的发

挥.虚拟场景可以是真实的模拟,也可以是

想象中的世界,不受现实的物质条件和时

空条件的限制.真正是"

没有做不到,只有

想不到.大大满足了观众的口味.

（2）虚拟演播室不需要搭建实景,不占用

演播室制景和拆景时间,只要利用现有的多

种三维动画软件,就可以制作出各种逼真的

三维场景.节约了人力,物力,财力.制作成

本大幅降低,制作周期大幅缩短,极大地迎

合了电视节目制作人员的心理需求.

（3）虚拟演播室可方便快捷地更换场

景,制作人员不必拘泥于场景的限制,选择

的余地非常大.虚拟场景能随时的修改和

更换,反复使用.场景文件的交换,传送也

极为方便,可有效地实现虚拟场景的共享.

随着网络传输技术对虚拟演播室的支持,

电视节目的制作将不再受地域条件的限

制.同一节目的制作可以在两地或数地同

时进行.

虚拟演播室的这些优势,使得传统演

播室无法与之相媲美.虚拟演播室的出现,

将影视制作人员带到了一个全新的世界.

随着虚拟演播室的新技术,新功能的不断

的开发和应用,虚拟演播室将展现出更多

的新优势.

2虚拟演播室技术

虚拟演播室可分为三个部分:

摄像机

跟踪部分,计算机虚拟场景生成部分,视频

合成部分.

2.1摄像机跟踪部分

摄像机跟踪部分的任务就是实时地测

出真实摄像机在演播室中的准确位置和动

作参数.摄像机在拍摄过程中有平移X,纵

移Y,最深z,水平角,俯仰角,镜头变焦

ZOOM,聚焦FOCUS等变化,这些参敌破传

递给用于背景生成的计算机系统,图形计

算机将根据这些参数不断调整三维视图.

目前虚拟演播室的摄像机跟踪定位系统有

以下三种方式:

图形识别方式,机械传感方

式,红外线发射和接收方式.

2.1.1图形识别方式

这种方式是根据演播室的大小,在演

播室的背景幕布上定制不同尺寸的网格,

依靠摄像机拍下的视频图像,可以实时地

图1某电视台虚拟演播室设备配置图

208科技资讯SCIENCE&

amp;

TECHNOLOGYINFORMATION

解析出摄像机的位置,方向和变焦参数.支

持任意数量和类型的普通演播室摄像机,

安装操作也比较简单,由于所有的参数都

来源于摄像机拍摄的网格,所以只有在摄

像机拍摄的画面中同时满足网格占当前画

面的50%以上和有四个网格交叉点这两个

条件时,系统才能正确识别参数.这种识别

方式对演员的活动范围有一定的限制,而

且使用时会产生比较大的视频延时.

2.1.2机械传感器识别方式

这种方式是通过安装在摄像机各部分

的机械传感器来获取各种信息.机械传感

识别方式的优势在于单颜色蓝背景,无需

绘制背景的网格,很容易照亮蓝色背景而

不用担心照亮网格;

跟踪数据没有延时,在

加入了某些位置测量跟踪器后,摄像机运

动不受限制,演员在蓝色舞台范围内可以

自由活动;

摄像机摇移,俯仰及变焦信息的

采集速率可以完全跟上电视图像的刷新速

率,无需额外的工作站处理跟踪信息.

2.1.3红外线发射和接收识别方式

这种方式采用红外线信号发射和多点

摄像头接收的原理,对摄像机位置进行定

位.它是利用红外线收发装置来检测演员

和摄像机在演播室中的位置,红外线发射

装置安装在演员及摄像机身上,接收装置

则安装在蓝色背景的上方.这种方式成本

相对较高,安装相对复杂;

对系统配置要求

也较高;

同时视音频延时较大.

2.2计算机虚拟场景生成部分

虚拟演播室的场景是计算机绘制的图

形,有二维和三维之分,因而虚拟场景也有

二维和三维之分,二维场景只能作为背景

平面,出现在真实的人物后面,而三维场景

具有z方向的厚度,是立体的,可以作为真

实人物的前景出现,也可以作为背景出现,

并且真实人物还能围绕虚拟景物运动,达

到以假乱真的程度.虚拟场景的设计制作

可以用开放的平台及软件,例如3DMAX,

MAYA,SoRimage3D,Alias,Front等来建立

三维虚拟场景.并控制合适的贴图,灯光,

模型等参数,加上视频插入信号及虚拟灯

光效果,虚拟演播室就更具真实感.

2.3视频合成部分

虚拟演播室系统视频合成的基本技术

是"

抠像"

技术,摄像机拍摄的真实人物和景

物通过"

处理,与计算机虚拟场景合成

一

个画面.计算机制作的虚拟场景和每一个

学术论坛SCIE^JcE&

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像素都有一个景深数值,根据带有景深数值

的参数控制切换台（色度控制键）即可实现

真实演员在虚拟场景中的位置的连续变化,

从而实现前景与背景的实时合成.

3典型的虚拟演播室系统分析

海南某电视台虚拟演播室采用SG102

图形工作站,QuestechQuick数字色键,

VDI～10摄像机状态分析器,含视频延时单

元的DVP5O视频处理器,BEL模拟音频延时

器等设备.其配置见图l.

从图l中可见,摄像机输出的活动（推,

拉,摇,移）信号与VDI一1O状态分析器的状

态信号（这里VDI-10相当于跟踪器的作用）

送到DVP5O视频处理器;

经延时等处理后,

DVP5O将这些信号通过网线传输到;

SG102

工作站,工作站利用蓝底网格辨认专用软

件识别摄像机的状态,相应的调整虚拟布

景的参数,使色键器中背景与键信号完美

合成输出.

4应用实例分析

虚拟演播室采用了高速的图形工作

站,能够产生实时的虚拟背景和完美的合

成效果.以前传统的天气预报节目以图文,

抠像形式为主,形式单调,主持人不能移

动,背景的更换也给人不真实的感觉,背景

不能移到主持人的前面.利用虚拟演播室

技术,则可克服传统气象预报节目制作中

的缺陷,其关键任务就是设计一个吸B1观

众的虚拟背景,拓宽天气预报的制作形式.

主持人参照大屏幕解说天气信息的整体效

果可看出,虚实结合的合成效果较之传统

的制作形式有了大大地提高.

5虚拟演播室在实际应用中的利弊

实践证明,使用虚拟演播室技术制作

电视天气预报节目具有明显优势,归纳起

来,有如下几点.

（1）改变摄像机的拍摄视角而不引起图

像整体失真,同时能让演员走入或走出三

维场景内或虚拟物体的后面,同样场景内

的虚拟物体可运动到演播者面前或周围.

当摄像机拍摄到单色背景之外时,虚拟演

播室能够自动产生三维遮图填充背景,以

保证摄像机360度的摇移,俯仰而不穿帮.

这一点是传统演播室里色键抠像做不到

的,特别适用于天气预报的制作播出过程.

（2）利用虚拟演播室技术,外来的视频

信号（如:

实况天气,被采访者等）可直接进

入虚拟演播室,与现场主持人结合,从而实

现实时的,面对面的交互.

（3）虚拟场景的增加和删除,移位非常

方便.由于天气预报的场景是虚拟的,它可

以为编导提供任意的,不受限制的创作空

间,大大增强了节目视觉效果,又节约了制

景费用.它还可以在瞬间改变场景,因此可

创作出更丰富,更吸引人的节目.

虚拟演播室具有诸多优越性,但普及

和推广仍有一定的难度.虚拟演播室技术

还处于发展阶段,仍存在一些问题.

（1）虚拟场景的逼真性还不能令人满

意,其原因除了目前的一些软件功能存在

缺陷外,硬件的速度问题也是一个制约的

因素.

（2）对于摄像机运动参数的获取,不论采

用何种方式,都存在局限性,有待于改进.

（3）虚拟演播室对节目制作人员也提出

了更高的要求,它比常规演播室更加复杂,

需要策划者,编导,美编,主持人及虚拟系

统操作者能形成良好配合,虚拟演播室的

功能要得到真正发挥并创作出高质量的特

技效果,关键在干其节目制作者的技能和