电视频道的演播室

1、电视演播室是融室内前期制作与后期加工制作为一体的系统，它是制作高质量电视节目的一个重要环境。本章主要介绍电视演播室系统的主要构成部分和性能特点，并在此基础上简要阐述电视演播室系统中的数字技术和网络技术，最后是对虚拟演播室技术的一般介绍。熟悉电视演播室系统在节目制作中的意义掌握电视演播室系统的主要构成部分；了解电视演播室系统的主要性能特点；了解电视演播室系统一般技术原理。随着数字技术日新月异的发展，广播电视领域正面临着一场新的革命。从电视节目编播、节目制作、节目存储、信号传送、信号接收都在向数字化方向高速发展。广播电视业由模拟向数字化的全面过渡转换已势在必行，数字演播室系统由此应运而生。虚拟演播

2、室系统（TheVirtualStudioSystem，简称VSS）是近年来随着计算机技术飞速发展和色键技术不断改进而出现的一种亲的电视节目制作系统。它可以把现场视频与计算机影像实时地无缝地合成在一起，是对传统的电视演播室技术的一次重大变革。虚拟现实（VirtualRealityVR）技术简介虚拟现实是一种先进的计算机用户接口；它是利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户投入到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。该环境可以是某一特定显示世界的真实体现，也可以是纯粹构想的虚幻世界。虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、

3、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。由于它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，利用计算机创造的环境将人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。虚拟演播室概述虚拟演播室是在传统色键系统基础上发展起来的，它采用了传统的色键技术，却突破了传统色键系统的限制，消除了摄像机不能与背景同步运动的致命弱点，做到真实的演员能深入到虚拟的三维场景中，并能与其中的虚拟对象实时交互。一般来说，一套典型的虚拟演播室系统一般由三个子系统组成：跟踪、图形绘制和合成。虚拟演播室系统为电视制作开辟了一个崭新的空间

4、，它将摄像机拍摄的图像实时地与计算机三维图形进行合成，从而形成一种新的电视节目制作系统。它具有一些传统演播室无法达到的功能和优点，可以更有效地利用演播室资源，节省大量的制景费用，还可以使制作人员摆脱时间、空间的限制，充分发挥其想象力进行自由创造，并能完成一些其它技术做不到的特技效果。虚拟演播室的原理虚拟演播室的原理，主持人一般是在呈型或型的蓝箱里做着各种表演，实际的、或真实的前景摄像机对其进行拍摄，背景图像大都是三维立体图，由制作人员预先用计算机生成，前景与背景图像在传输或录制过程中混合。这种合成图像的制作方式即被称为虚拟，这种图像摄录系统也被称为虚拟摄像机。与传统的蓝幕色键技术截然不同的是，

5、虚拟演播室技术中的真实摄像机（前景图像）与虚拟摄像机（产生背景图像）始终保持同步互锁，为此，我们必须对真实摄像机的一些参数进行确定：1、蓝幕背景的X、Y、Z坐标值；2、摄像机的俯仰、摇移以及可旋转角度的数值；3、镜头的焦距和聚焦。然后，真实摄像机的所有上述参数都被送入计算机进行分析，系统对与前景图像相关的虚拟背景图像发出控制指令。最后，录有表演者和真实道具的前景图像与计算机生成的背景图像在色键控制器里合成为一幅画面，传送到视频切换台输出。虚拟演播室系统可分解为三个部分：、摄像机跟踪部分摄像机在拍摄过程中有平移X、纵移Y、景深Z、水平角、俯仰角、镜头变焦ZOOM，聚焦FOCUS等变化，这些参数的

6、改变会引起拍摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，图形工作站必须根据这些参数不断调整三维视图。而摄像机跟踪部分的作用正是用来拾取摄像机的位置信息和运动数据，实时的跟踪真实摄像机，以保证前景与计算机背景联动。目前虚拟演播室的摄像机跟踪定位系统主要有以下二种方式：(1)图形识别方式该方式需要把一个精确的网格图案以两种不同的蓝色绘制于蓝背景上，通过摄像机识别这种图案并与计算机跟踪软件预先确定的网格模型进行对比，以确定物体与虚拟背景的透视关系及距离。图形识别方式的优点是对摄像机不加限制，也给予摄像师最大的自由度。缺点是要对所拍画面进行复杂的大量的数据计算，会造成较大的延时；由于只有当被摄

7、画面包含一定数量的网格时才能进行测量计算，使主持人的活动范围受到一定的限制；为了精确跟踪计算，必须保持用于识别背景网格始终清晰，这使得摄像机景深范围受到限制，无法拍摄特写镜头；由于背景采用深浅两种蓝色，对灯光布置的要求比较严格，而且要使用较高质量的色键进行抠像。(2)机械传感方式这种方式通过安装在摄像机各部分的机械传感器来获取各种信息参数，参数信息通过一些串行接口类型如RS232或RS422传送给计算机。机械传感的方式可以弥补图形识别方式的不足，但其缺点是摄像机位置必须固定，每换一个位置都要重新进行定位调整，需要投入更多的资金购置额外的设备。、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

8、的图形，计算机绘图有二维和三维之分，因而虚拟场景也有二维和三维之分，二维场景没有厚度只是一个平面图形，所以二维虚拟场景只能作为背景平面，出现在真实人物的后面，而三维虚拟场景中的景物具有Z方向的厚度是立体的。以背景中的一个长方体为例，长方体是一种六面体，其底面和背面一般是看不见的。然而随拍摄角度的不同，有可能看见其正面侧面和顶面。因此在计算机中，其正面、侧面和顶面的图像都分解为像素的形式，保存在存储器中，当摄像机处于任意的角度位置时，计算机即进行计算，获得相应的画面。同时，三维的场景中，虚拟景物既能作为真实人物的前景出现，也能作为背景出现，并且真实人物还能围绕虚拟景物运动。当然还必须进一步考虑许

9、多细节问题，比如灯光和阴影，当摄像机改变其位置时，根据照明条件，阴影部分将发生相应的变化，背景画面应该能够反映出这种变化。、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抠像处理，与计算机生成的虚拟场景合成-个画面。工作中的键控技术(抠像)色键和距离键技术传统的抠像技术一般是通过色键抠蓝(也不完全是蓝色)来完成的，而目前一种新的抠像技术距离键技术改变了我们对抠像技术的认识，它的工作原理是在摄像机镜头上加装红外线发射器和接收器，红外线遇到物体发生反射，物体到摄像机的距离不同，发射和接收反射的时间间隔就不一样，那么就可以以此作为键控信号来控制开关的开通与截止而进行抠像。深度键技术在处理演员在虚拟场景中的位置方面，原先使用的是分层级深度键技术，在这种情况下，物体被分别归类到数目有限的几个深度层中，因此演员在虚拟场景中的位置无法连续变化。而在目前出现的像素级深度键技术中，构成虚拟场景的每一个像素都有相应的Z轴深度值，因此演员在虚拟场景中的位置可以连续变化。使用这种技术后，虚拟物体、真实物体及表演者可在节目中动态地相互遮挡，从而增加了虚拟场景的真实感。虚拟演播室系统结构从上面的原理分析可以发现，虚拟演播室每生成一帧图像，就要处理相当多的数据