氣象影視虛擬演播室技術(shù)初探

王茜

摘 要 隨著計算機(jī)技術(shù)和電影電視制作技術(shù)的發(fā)展，虛擬演播室技術(shù)快速發(fā)展并逐漸成熟，由于它可制作出實際不存在的或難以制作的場景，并可以在瞬間改變場景，可以制作出真實演播室無法實現(xiàn)的效果，其空間不受物理空間限制，還可以引入大量虛擬特殊環(huán)境與道具，能夠以低廉的成本產(chǎn)生新奇的視覺效果，所以被越來越多地應(yīng)用到電視節(jié)目的制作中，目前電視氣象節(jié)目也正在這一領(lǐng)域進(jìn)行探索，但由于價格因素，還沒有被廣泛使用。

關(guān)鍵詞 氣象信息 虛擬演播室 節(jié)目制作 無軌跟蹤

0概述

虛擬演播室技術(shù)的實質(zhì)是將計算機(jī)制作的虛擬三維場景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進(jìn)行數(shù)字化的實時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實現(xiàn)兩者天衣無縫的融合，以獲得完美的合成畫面。從上個世紀(jì)末開始，虛擬演播室技術(shù)逐漸成熟，并逐漸地被電視媒體廣泛應(yīng)用。目前一些發(fā)達(dá)省份的氣象部門也已經(jīng)將這一技術(shù)運(yùn)用到了日常的電視氣象節(jié)目制作中，借助虛擬演播室技術(shù)能夠?qū)庀笮畔⒏泳呋?、直觀、立體，使得日常氣象節(jié)目的制作形式更加多樣，表現(xiàn)手法更加的靈動，隨著受眾滿意度的增強(qiáng)，節(jié)目收視率也得到了大幅提升，從而也大大提升了相應(yīng)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。遼寧省氣象服務(wù)中心目前也在進(jìn)行虛擬演播室建設(shè)，希望通過虛擬技術(shù)的引進(jìn)，能夠有效改善目前節(jié)目制作水平和表現(xiàn)形式，并能夠拉近與其他省份在制作技術(shù)上的差距。

1虛擬演播室技術(shù)

虛擬演播室技術(shù)包括攝像機(jī)跟蹤技術(shù)、計算機(jī)虛擬場景設(shè)計、色鍵技術(shù)、燈光技術(shù)等。虛擬演播室技術(shù)是在傳統(tǒng)色鍵摳像技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用了計算機(jī)三維圖形技術(shù)和視頻合成技術(shù)，根據(jù)攝像機(jī)的位置與參數(shù)，使三維虛擬場景的透視關(guān)系與前景保持一致，經(jīng)過色鍵合成后，使得前景中的主持人看起來完全融入于計算機(jī)所產(chǎn)生的三維虛擬場景中，而且能在其中運(yùn)動，從而創(chuàng)造出逼真的、立體感很強(qiáng)的電視演播室效果。

1.1創(chuàng)造性

虛擬演播室的產(chǎn)生，給視頻節(jié)目制作、電視廣播帶來的是一場革命。

采用虛擬演播室技術(shù)，可以制作出任何想象中的布景和道具。無論是靜態(tài)的，還是動態(tài)的，無論是現(xiàn)實存在的，還是虛擬的。這只依賴于設(shè)計者的想象力和三維軟件設(shè)計者的水平。許多真實演播室無法實現(xiàn)的效果，對于虛擬演播室來說，確是“小菜一碟”。例如，在演播室內(nèi)搭建摩天大廈，演員在月球進(jìn)行"實況"轉(zhuǎn)播，演播室里刮起了龍卷風(fēng)等等?，F(xiàn)在有的電視臺已經(jīng)起用了虛擬主持人，并且成為了明星，他們不僅可以配合真人的主持人主持節(jié)目，而且還可以單獨(dú)主持節(jié)目。這些都是虛擬演播室創(chuàng)造性的體現(xiàn)。

1.2先進(jìn)性

虛擬演播室系統(tǒng)用軟件來生成背景和道具，它可制作出實際不存在的或難以制作的場景，并可以在瞬間改變場景，可以制作出真實演播室無法實現(xiàn)的效果，其空間不受物理空間限制，還可以引人大量虛擬特殊環(huán)境與道具，能夠以低廉的成本產(chǎn)生新奇的視覺效果。另外，由于場景的制作、修改、保存等都在計算機(jī)上進(jìn)行，制作和更換電子布景快捷簡便，節(jié)省了大量的人力、物力、財力，而且縮短了節(jié)目制作周期，提高演播室的利用率，促進(jìn)了電視行業(yè)低碳、減排發(fā)展。

1.3局限性

虛擬演播室雖然具有諸多的優(yōu)越性，但由于價格昂貴，普及和推廣還存在一定的難度。

1.4表現(xiàn)形式

1.4.1跟蹤技術(shù)

三維虛擬演播室的跟蹤技術(shù)有4種方式可以實現(xiàn)，網(wǎng)格跟蹤技術(shù)、傳感器跟蹤技術(shù)、紅外跟蹤技術(shù)、超聲波跟蹤技術(shù)，其基本原理都是采用圖形或者機(jī)械的方法，獲得攝像機(jī)的參數(shù)，包括攝像機(jī)的X、Y、Z、（位置參數(shù)）Pan、Till、（云臺參數(shù)）Zoom、Focus（鏡頭參數(shù)） 由于每一幀虛擬背景只有20ms的繪制時間，它要求圖形工作站實時渲染能力要非常強(qiáng)大，對攝像機(jī)的運(yùn)動沒有更多的限制。

1.4.2預(yù)生成三維背景技術(shù)

預(yù)生成三維背景模式，需要首先制作好背景的三維模型，然后預(yù)先定義好攝像機(jī)的運(yùn)動和參數(shù)設(shè)置，根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成每臺虛擬攝像機(jī)的視圖畫面，最后運(yùn)用色健將前景和相應(yīng)的虛擬背景結(jié)合起來。這種方式可以生成比較真實的虛擬背景，對圖形工作站實時渲染能力要求不高，攝像機(jī)只可以切換機(jī)位（攝像機(jī)機(jī)位必須事先與背景調(diào)整好比例和透視關(guān)系），不可以做其他的運(yùn)動。

2遼寧虛擬演播室系統(tǒng)建設(shè)

2.1現(xiàn)狀

遼寧省氣象服務(wù)中心是遼寧省氣象局對外發(fā)布電視氣象信息、預(yù)警信息的窗口，目前的電視氣象節(jié)目制作還是采用傳統(tǒng)的摳像模式，借助非編、字幕機(jī)等設(shè)備，只能實現(xiàn)畫面的簡單疊加，無法實現(xiàn)多維效果，畫面單一，缺少靈動性和立體表現(xiàn)形式。

2.2建設(shè)構(gòu)想

通過購置一臺2迅道桌面型高清虛擬演播室服務(wù)器與現(xiàn)有藍(lán)箱、燈光設(shè)備相結(jié)合，通過虛擬摳像，采用無軌跟蹤技術(shù)來實現(xiàn)有主持人出鏡的真三維虛擬氣象節(jié)目的制作和拍攝。

2.2.1建設(shè)內(nèi)容

通過一臺主機(jī)系統(tǒng)投入就能完成傳統(tǒng)演播室，錄像機(jī)、特技臺、調(diào)音臺、切換臺、字幕機(jī)等多個物理傳統(tǒng)設(shè)備的功能；通過虛擬摳像技術(shù)達(dá)到，主持人多機(jī)位、多場景的拍攝效果。

2.2.2技術(shù)路線

通過高清虛擬演播室服務(wù)器，并利用現(xiàn)有三墻一底藍(lán)箱、高清演播室燈光系統(tǒng)、攝像機(jī)設(shè)備，采用無軌跟蹤技術(shù)，根據(jù)主持人與虛擬場景、虛擬攝像機(jī)，三者之間的相對位置關(guān)系的變化，通過對3D場景的移動變化進(jìn)行跟蹤定位，從而實現(xiàn)虛擬攝像機(jī)的推拉，搖移，搖臂乃至航拍的運(yùn)動效果，也可通過機(jī)械傳感跟蹤方式，實現(xiàn)真實攝像機(jī)做快速小幅度反復(fù)或大幅度平搖、俯仰、變焦等取景變化時虛擬場景畫面實時同步的發(fā)生與其相同的變化，實現(xiàn)全場景真三維虛擬演播室效果。

3結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在不久的將來虛擬演播室技術(shù)必將以更快的速度發(fā)展壯大。沒有做不到，只有想不到，未來虛擬演播室技術(shù)一定會逐漸取代傳統(tǒng)電視制作模式，成為電影電視制作過程中不可或缺的表現(xiàn)元素。

參考文獻(xiàn)

[1] 榮旻.虛擬的力量——電視節(jié)目制作中的真三維虛擬演播室技術(shù)應(yīng)用及效果分析[J].電視工程，2013（01）：40-44.