虚拟现实论文关于基于虚拟现实技术的数字演播室其教育应用论文范文参考资料

虚拟现实论文关于基于虚拟现实技术的数字演播室其教育应用论文范文参考资料 摘 要： 随着计算机技术的发展，虚拟现实技术的逐步成熟，尤其是跟踪系统的完善，计算机处理速度的成倍提高使得实时生成三维图形成为可能，成就了数字虚拟演播室技术的辉煌。虚拟演播室技术是虚拟现实技术与电视抠像技术相结合的产物，文章通过专业的视角对其原理、技术进行系统分析，并就其教育应用展开研究和探索。 关键词： 虚拟现实；摄像机跟踪；虚拟演播室；色键；视频公开课；虚拟课堂 ：A 数字虚拟演播室是虚拟现实技术在影视节目制作上的一项技术应用，随着计算机技术飞速发展和色键技术不断改善，虚拟演播室进入了成熟的实用阶段。传统的色键技术只是将演播室拍摄的主持人进行抠像，并没有记录主持人和摄像机的位置及*关系，所以画面立体感不强，一般只适合制作两维的合成画面节目。而虚拟演播室是将摄像机拍摄到的画面进行抠像然后和事先制作好的虚拟场景进行合成，摄像机拍摄时使用跟踪技术，从而可以使得摄像机拍摄的画面可以和虚拟场景完美融合，不管是摄像机运动还是主持人的活动，合成的画面都会展现自然的立体效果。1 1.虚拟演播室技术的形成 虚拟演播室技术虚拟现实技术。虚拟现实技术实际上就是采用技术的手段营造出一个虚拟的环境，给人以真实的感觉。换句话说，就是使用技术的手段欺骗我们的感官，让我们把虚拟的环境当成是真实的世界。在这个人为营造的虚拟世界里，我们可以实现所有我们想要的事情，可以这么说：“只有想不到，没有做不到”。沉浸其境、实时交互作用、自由构想构成了虚拟现实的基本特征。2 “沉浸 + 交互作用 + 构想 = 虚拟现实”，虚拟现实是信息科学领域中的新技术，由于其广泛的实用性，引起多学科领域的重视。现在不仅在军事、建筑、医疗、教育、娱乐、培训等方面得到应用，而且正在步入电影及广播电视制作系统之中，形成了虚拟演播室技术。 2.虚拟演播室的发展 1978年，Eugene L.首先提出“电子布景”的概念，他认为将来的电视节目制作不需要真实的布景，演员在一个空演播室里就可以完成节目制作，所有的布景都是使用电子系统生成的。欧洲IMP和VAP公司在1994年的IBC展览会上首次公开推出了虚拟布景系统。1997年的NAB上，以生产军用和商用飞行模拟器而闻名的美国Evans & Sutherland公司推出了Mindset虚拟演播室系统，该系统以其优越的性能、简便的操作以及低廉的价位获得了一致好评，并被NAB评为当年的十大数字产品之一。 许多虚拟演播室厂家一直进行这一技术的开发研究，并不断把自己的产品推向市场，国外的相关产品有GMD公司的3DK系统、Orad公司的Cyberset系统、Aom公司的Elset系统、Evans and Sutherland公司的MindSet系统、Discreet Logic公司的Vapour系统等等，其中以色列两家公司的RT-Set和ORAD系统在业内处于技术领先地位。目前国内也有大洋、新奥特、奥维讯、宏源等多家厂商推出成熟的虚拟演播室产品，其性能并不逊色于国外产品。 虚拟演播室技术发展的历史很短，而且远未达到我们的期望。但由于它比实景演播室系统更具有优势，所以被业界广泛推荐。除了省时省力以外，虚拟现实技术给我们提供了极大的发挥想象的空间，我们可以把想象中的情景变成现实，制作出超出观众想象的新颖的电视节目画面。 3 3.虚拟演播室实现原理 虚拟演播室技术主要由摄像机和主持人的跟踪与定位、色键抠像及三维虚拟场景的制作等组成。它的基本原理是：用摄像机拍摄前景图像，通过帧延时后，利用色键技术与经过数字处理的高清晰度背景图像合成，而背景图像的生成受跟踪摄像机的制约。这样当摄像机进行变焦、俯仰、摇移等操作时，背景图像也会作相应的转变。通过这种色键合成技术产生的合成图像，比传统色键产生的图像要生动、真实得多。虚拟演播室的原理如图1所示。 “虚拟演播室”中的一项关键技术是如何判断摄像机、主持人、计算机虚拟场景之间的对应位置关系。为了解决这种复杂的位置关系，我们需要绑定摄像机的运动信息，实现真实摄像机和虚拟场景的信息交互。对于摄像机而言，它的运动状态有推、拉、摇、移、升、降、变焦、调焦、光圈、旋转，共10个参数，除调焦与旋转外，其他8个参数在理论上讲都是可以做到精确跟踪的。目前虚拟演播室系统中较为流行的跟踪技术主要有机械传感器和图形识别两种方式，这两种跟踪方式就是下面所要讲到的红外线跟踪技术和图形辅助定位技术。 1.红外线跟踪技术 红外线跟踪技术采用红外线技术来确定演播室里摄像机和主持人的位置信息。我们事先将红外线接收装置放置于演播室的顶部，在摄像机和主持人身上安装红外线 _，这样就可以获取摄像机和主持人在演播室里的位置信息。红外线跟踪技术配合”象素级”深度键之后，主持人可以在虚拟场景中自由移动，可以走到虚拟景物的前面或后面，甚至可以走到虚拟景物的里面。 2.图形辅助技术 图形辅助定位技术就是使用图形识别技术来对演播室里的摄像机和主持人的相对位置进行判断从而得到他们的位置信息。节目拍摄之前，我们在虚拟演播室蓝箱上方安置一台小型辅助摄像机，在虚拟演播室蓝箱对面的墙面或者天花板上安置方格图案。这样一来，当节目录制的时候，我们在蓝箱上方安装的辅助摄像机