第八章虚拟演播室

第八章虚拟演播室第一页，共十页，编辑于2023年，星期四2、虚拟演播室系统的构成及其工作原理1）构成虚拟演播室系统一般由摄像机、摄像机跟踪系统、计算机图形工作站、色键合成器4部分组成。虚拟演播室节目制作系统原理图2）工作原理摄像机：前景超级实时图形计算机动画软件：虚拟场景跟踪器系统：把摄像机的运动参数传送给计算机图形工作站计算机图形工作站：产生与前景相匹配的虚拟场景色键：将前景与虚拟场景合成为一个图像输出第二页，共十页，编辑于2023年，星期四3、虚拟演播室技术的优越性1）创意自由：虚拟演播室产生的三维场景不受时间、空间、距离的限制，只要符合节目要求，场景的大小、布局、材料、道具、动画等，创作人员可任意想象，自由发挥，随意设定。2）制景轻松：制作场景比较简单，利用现有的动画软件制作出二维或三维背景，与摄像机拍下的真实演员进行合成即可。3）换景方便：具有及时更换场景的能力。虚拟场景存在磁盘里，几分钟即可更换完毕，同一演播室可以录制不同节目，同一节目可以在不同演播室录制，场景转换方便、快捷。4）节省空间：虚拟背景是通过计算机来制作，可以延伸至无限远，消除了真实演播室的物理空间限制。5）减少费用：6）升级方便：第三页，共十页，编辑于2023年，星期四4、虚拟演播室系统的类型1）二维虚拟演播室系统二维系统通常是以一张或一组平面图片为背景，根据摄像机推、拉、摇的参数变化对整幅图片进行缩、放处理以提供相应的背景。2）二维半虚拟演播室系统生成的背景图像维度维三维，它的虚拟场景必须先在三维动画软件里设计制作成三维模型场景，再进行渲染，制作成高图像质量的图片。3）真三维虚拟演播室系统三维系统是在摄像机运动参数的控制下，通过对模型场景的实时渲染，以生成比二维具有更好透视关系的三维虚拟场景画面。除能够实时渲染并生成全三维的场景画面外，还能够支持前景带深度等方位信息的输入，并通过改进的色键合成技术实现前后景的无缝合成。4）HD虚拟演播室系统

第四页，共十页，编辑于2023年，星期四第二节虚拟演播室系统的关键技术一、摄像机跟踪技术摄像机跟踪技术可以获取摄像机在演播室中的实际位置参数和动作参数，从而判断摄像机、演员或主持人、计算机虚拟场景之间的相对位置关系，帮助系统实现真实摄像机与虚拟摄像机的锁定。1、机械传感方式通过在摄像机三角架、基座、升降摇臂的摇摄轴、俯仰轴上和镜头的变焦、聚焦环上以及滑轨、推车等位置安装传感器，来采集摄像机的位置参数和透视数据，编码量化后通过RS－232端口或RS－422端口传送给计算机。优点：测量精确度较高，旋转角度可以达到.001°，移动距离可以达到0.01毫米的精确度；摄像机运动不受限制，演员在蓝色布景范围内的活动自由度大。缺点：每台摄像机必须有一个跟踪器；摄像机移动不便，定位、镜头校准复杂困难。第五页，共十页，编辑于2023年，星期四2、图形识别方式通过对摄像机所摄图像的形态识别和分析来间接确定真实摄像机的各种运动参数，可以对运动画面进行精确的计算。优点：不需要对摄像机进行改造，无需镜头校准，便于摄像师操作，摄像机可以不用轨道进行移动；一个跟踪器可同时用于多个摄像机。缺点：要对每幅画面进行大数据量分析和计算；必须使网格图案保持清晰，使摄像机景深范围受到限制；只有当画面中含有一定数量的网格图案时，系统才能进行测量计算，使得演员的活动范围受到一定的限制，无法拍摄一些特写镜头；由于背景有深浅两种蓝色，对演播室布光要求比较严格，对色键器的质量要求很高。3、红外线跟踪技术通过在摄像机上安装红外线接收反射器，在演播室各个控制点安装多个红外线发生器，利用红外线测距原理，实时测量表演者和摄像机在演播室中的位置，获得机位运动参数。第六页，共十页，编辑于2023年，星期四二、计算机虚拟场景生成技术1、预生成三维方式需先在三维建模工具中建立布景模型，预先生成每台虚拟摄像机的视图画面，作为各自对应的真实摄像机的虚拟背景。2、真三维方式采用这种方式建立三维模型，模型中的虚拟摄像机与演播室中的摄像机互相对应，当真实摄像机的镜头或位置参数变化时，虚拟摄像机产生同样变化，并实时生成视图作为虚拟背景。二者的区别：是否实时读取场景源文件并对源文件实时渲染。二维半系统的场景生成比较简单。真三维系统包括场景调度、物体运动、灯光调节、特殊效果调节等模块，功能更为强大。从场景设计角度来看，二维半系统在场景设计方面不受局限。真三维系统是对场景源文件实时渲染，场景精细度和复杂度受系统硬件和软件的限制较大。二维半虚拟演播室更适于对实效性要求高的节目制作。而真三维虚拟演播室更适于对灵活性要求高的节目。第七页，共十页，编辑于2023年，星期四三、蓝箱技术蓝箱也成为蓝背景，是主持人活动的实际场景及虚拟制作的基本依据。1、空间结构面积适合；根据虚拟演播室的机位，设计蓝箱的形状并计算其大小；根据节目性质规划蓝箱大小。2、制作工艺制作材料：玻璃钢、木材搭建方式：采用积木拼接方式蓝背景漆：优点——保护人体的皮肤颜色；物体周围的蓝边色调不显眼；在蓝色环境中工作比较愉快。四、灯光技术虚拟演播室灯光系统是建立在新型的三基色柔光灯的基础上进行布光。灯具及布光要求：1、以冷光源为主。2、布光分为景区光和人物光。3、先前景布光，后蓝箱布光。4、前景与蓝箱背景照度匹配，追求光照的一致性。根据不同栏目、电子背景的需要布光。5、蓝色舞台需布光均匀。第八页，共十页，编辑于2023年，星期四五、视频合成技术（色键技术）1、高级色键技术：Z轴深度键技术目前主要有基于层次级和像素级的深度键。层次级深度键技术将物体分别归类到数目有限的深度层中去。像素级深度键技术把构成虚拟场景中的每一个像素都赋予相应的Z轴深度值。2、消蓝高质量的数字色键针对视频三个分量（Y、B－Y、R－Y）的每一路进行处理，分别产生一个线性键，并用自动跟踪代替手动切换，这种方法允许保留更多的图像细节。3、视频延时技术为保证前景与虚拟场景的实时合成，就要使两个摄像机的信号同步，因此要采用信号延时技术来对前景信号进行延时。第九页，共十页，编辑于2023年，星期四第三节虚拟制作一、虚拟演播室的应用具体运作流程：创意