李龙珠

【摘要】虚拟现实技术是一种利用仿真技术与多媒体技术相结合的新型技术，能够将人们带入到视听触觉一体化的虚拟环境之中。利用该技术所构建的虚拟演播室目前在各种大型晚会中得到了广泛的应用，能够营造出绚丽多彩的舞台效果，从而给人们带来不一样的视觉体验。因此，本文首先将概述虚拟现实技术与虚拟演播室之间的关系，然后详细阐述虚拟现实技术在虚拟演播室中应用的关键点，最后分析虚拟现实技术与虚拟演播室的未来发展前景，希望可以为相关工作人员提供有用的参考。

【关键词】虚拟现实技术;虚拟演播室;应用;关键点;发展前景

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                    DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.18.009

目前在商业领域应用的虚拟演播室系統中，大多数都是基于独立的工作站平台经开发而获取的，其应用价格相对来说较为高昂。这就导致一些小型电视台往往无法承受这么高昂的成本。因此，就需要积极的探索低成本的虚拟演播室系统，才可以有效扩大其应用范围。有研究资料显示，利用普通个人计算机就可以实现虚拟演播技术，这种新型的虚拟现实技术，在控制以及成本上都有着很好的发展前景，能够很好的应用到各种中小型电视台。

1. 虚拟现实技术与虚拟演播室之间的关系

虚拟现实技术目前在各个领域中都得到了十分广泛的应用，这项技术可以说是未来的主要发展方向。该技术主要是利用人类的生理特点，我们人类对平面二维图像的敏感性，相比空间三维图像有着明显的差异。通过利用虚拟现实技术，为我们呈现出三维图像，可以使人们更好的认识到事物时间的关系以及趋势。同时，虚拟现实技术不仅可以表现出某一特定的显示环境，还可以构建出一些特殊的幻想世界，这就对现代的电视节目带来了极大的冲击。尤其是对新闻演播节目来说，将虚拟现实技术融入其中，能够使播放的新闻更加吸引观众的眼球，提高新闻节目的播出效果，还可以利用虚拟现实技术能够升华人们的逻辑思维。尤其是随着现如今各种先进信息技术的迅猛发展，促使电视节目的制作方式也有了极大的改进。而虚拟演播室技术则源于色键技术，是一种将计算机技术与视频技术相结合的形式，计算机技术在其中占据着至关重要的地位，使演播室可以摆脱实景的限制。通过对摄像机的镜头以及位置进行调整，从而使计算机中的“虚拟摄像机”也随之发生改变，从而就可以营造出同步的虚拟场景，营造出真实自然的虚拟画面。

2. 虚拟现实技术在虚拟演播室中应用的关键点

2.1 演播室灯光的特殊要求

在利用虚拟演播室技术制作电视节目时，对灯光的合理控制尤为重要。需要通过灯光有效的消除多余的阴影，才能够使色键的效果得到充分的保证。同时，还需要科学的对灯光进行布置和调配，保证虚拟背景的照明亮度能够前景相匹配。节目主持人以及其所需要使用到各种真实道具，需要在蓝箱的投影中，一同进入到虚拟世界之中，才可以保证画面的完整性。一旦节目主持人在演播室中的阴影无法与虚拟场景中的阴影相匹配，就会影响电视节目所呈现出的质量。所以，为了能够有效的提取阴影，在设置灯光时，需要保证背景蓝幕布中所使用蓝色电平，要与阴影处的蓝色电平产生差异。并且，各种事物和人物的影子也需要与虚拟世界中的光源方向相符，这样才可以提高灯光的真实性。所以，在虚拟演播室技术的应用过程中，需要保证虚拟合成光源能够与现实世界的光源进行同步变化，条件允许的情况下可以通过计算机对演播室的灯光进行控制，并将各种灯光用具的设置方式进行保存。

2.2 摄像机跟踪技术的应用

首个虚拟演播室系统诞生于上世纪90年代中期的美国，当时的电视节目使用了能够上下左右运动的摄像机基座，通过使用精确的旋转编码器，可以对摄像机的拍摄方向进行合理设计。并且，还是用一种专门用于采集电子新闻以及电子现场节目镜头的特殊编码器，可以先实现对镜头聚焦设置参数以及推拉参数进行朱期内的设置。通过利用该编码器，可以使每一个摄像机和镜头与高性能计算机相连接，科学的对每一个摄像机镜头进行调整，这样就可以使营造的虚拟场景随之发生变化，从而实现虚拟演播室的制作。

目前，在虚拟演播室中，摄像机所用的跟踪技术主要可以分为机械传感器以及图形识别两种类型。在利用图形识别技术制作虚拟演播室的过程中，能够根据实际的需求，对摄像机的动作参数以及位置参数进行设置，从而拍摄出相应的画面，再将画面传输到数字视频处理器中，通过计算拍摄画面的透视关系以及旋转关系，这样就可以呈现出虚拟的场景。而利用机械传感器对虚拟演播室进行构建的过程中，主要是利用摄像机上的传感器记录其动作参数，再将获取的位置参数输入到计算机之中。这样将虚拟演播室中所使用的摄像机镜头安装在特殊的托架上，将编码器与其相连，就可以获取更为全面的参数，这样在拍摄时就可以按照固定的程序对摄像机进行操作。

2.3 计算机技术参与节目制作

通常情况下，在虚拟演播室系统中，需要有不少于两套的计算机系统，其中一套用于对摄像机的跟踪数据进行处理，另一套则负责制作虚拟演播室的场景。前者都使用高配置的微型计算机，后者则需要计算机具有较高的计算能力，可以完成多种任务，并需要具备良好的绘画能力，可以支持实时操作，这样才可以更好对各种设备进行操作。

2.4 建立背景与蓝背景

在对虚拟演播室的蓝背景进行制作时，最基本的要求就是要具有空间感，并且要背景平滑。通常需要使用两面（及以上）蓝色墙，为了保证全景镜头的使用，还需要对地面进行处理，并保证照射在背景上的光线要均匀。同时，为了提高色键效果，需要使用纯正的色键蓝色。在布置蓝背景的过程中，需要充分考虑节目主持人的活动区域，还要保证所有道具都可以被容纳其中。虚拟演播室的背景不仅可以使静止的，还可以是动态的。这就需要通过计算机制作相应的二维或者是三维图形。在构建的过程中，首先是要对场景中的所有事物进行建模，合理设计各种物体的外形和尺寸，其次则需要对虚拟灯光进行合理的布置，确定阴影、反射以及折射等各种参数，最后利用摄像机传感器制作虚拟摄像机，对虚拟的画面进行拍摄，从而构建出虚拟背景。

2.5 键信号处理与图像合成

虚拟演播室节目的质量不仅与摄像机、制作环境、蓝背景以及灯光等多种因素有关，色键的制作也会对虚拟演播室节目的质量造成影响。尤其是色键器的质量更是其中的关键性因素。在制作节目的过程中，需要将背景图像充分混合前景，才可以保证整个场景的完整性。这些操作都需要利用色键合成器，通常两个色键器就可以对摄像机所拍摄的图形完成叠化效果的制作，在虚拟摄像机切换的过程中，切换器就需要做好叠化准备，然后将获取的图像通过计算机进行处理，就可以获得完整的电视图像。

3. 虚拟现实技术与虚拟演播室的未来发展前景

虚拟演播室技术最为关键性的作用就可以更好的传播各种新闻信息，提高新闻信息的交互性以及感染力。在常规的电视节目中，将会受到色键的直接限制。而色键主要是在二维平面空间运作，在对色键前景画面进行拍摄时，摄像机不管是变焦、移动、左右摇动以及上下摆动，都不会对色键的背景画面造成影响。但是，在应用虚拟演播室技术时，需要根据相应的比例，进行合理的布景，这就造成摄像机在移动的过程中，前景与虚拟的布景都会随之发生相应的变化，这样就可以大幅提高电视节目的真实感。同时，在使用虚拟场景时，还具有经济性强的优点，可以有效降低布景的费用，并可以方便电视节目更换场景，不需要在对景物进行移动和调整，从而能够有效降低工作人员的工作压力。但是需要注意的是，针对单集片，虚拟现实技术的经济性无法充分体现。然而，如果在系列节目，需要长期使用各种背景，但是摄像机的位置不会改变的情况下，这就可以使用虚拟演播室技术，减少相应的资金。并且，虚拟演播室技术在制作上还具有十分明显的优势，能够有效扩大制作人员的选择余地，帮助他们摆脱场景的树木。特别是即使不同的电视节目，也可以使用相同的演播室。制作的虚拟背景还可以储存起来，实现重复利用。制作人员也可以充分发挥自己的想象力和创作力，提高背景的制作知识量。

但是，虚拟演播室技术虽然具有很多的优点，并具有十分广阔的发展前景。然而，也存在着一定的局限性。主要是传统的电视工作人员对这种新的电视节目形式无法适应，难以有过去的二维平面转换为三维立体空间，需要对他们进行再次培训之后，才可以使他们更好的适应自己的岗位工作。同时，在灯光设计方面与传统的也存在著较大的区别。这是因为不管是真实世界还是虚拟世界都必然需要有相应的灯光照明。这就导致灯光师不仅需要对真实世界的灯光进行设计，还需要合理的设计虚拟世界的灯光，并使两者可以相互协调、交相呼应，才可以避免互相干扰的问题发生。同时，为了保证虚拟演播室的布景更加真实可靠，还需要有相应的高素质人才，布景人员不仅需要掌握相应的建筑理念，还需要具有计算机图像操作的经验，才可以更好的完成布景工作。

4. 结束语

总而言之，现如今虚拟演播室技术得到了广泛的应用，并且其发展势头也十分迅猛。通过观察我国目前的电视节目来看，虚拟演播室技术可以说是尤为常见。但是，这也暴露出了很多的问题，比如虚拟背景融合效果较差、摄像机变焦时会对视频流畅性造成影响以及虚拟物体的形态与形态过于生硬等。这主要是因为虚拟演播室技术主要是利用图形计算机以及摄像机追踪系统有关，只有将这两者有效结合，才能够使背景与前景的画面能够同步改变，并促使前景的任务能够自由的在虚拟背景之中穿插，并有效的融合到一起。所以，为了更好的发挥虚拟演播室技术的作用，需要提高虚拟模型的适用性，并对三维数据做好延伸，才可以更好的保证图像和视频的质量，避免出现“穿帮”的问题。

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