浅谈海洋预报节目虚拟演播室系统的选择

虚拟演播室是一种全新的电视节目制作工具，近几年，以抠像为主的传统演播室已不再为大众所喜欢，代替它的是虚拟演播室，随着科技的发展，高清设备走入人类的生活，高清的虚拟演播室系统也很快成为电视节目制作的首选。摄像机跟踪、三维场景生成、色键是虚拟演播室系统中关键的三大技术，灯光的选择和布置是另一大重要的技术，这些技术决定了虚拟演播室的质量和性能。根据这四大技术及海洋预报节目的特点，结合本单位的资金、设备、场地等情况，经广泛而详细的调研，充分的系统比较，最终本单位选择了杭州高清维斯双机位、单通道高清虚拟演播室，主要用于日常的海洋预报电视节目和电视访谈节目的制作。本文将以本单位的实际情况为基础，从五个方面来探讨虚拟演播室的选择。

一、从视频格式来选择虚拟演播室

按视频格式来分，虚拟演播室系统可分为模拟、数字和数字高清。随着科技的发展，数字电视机的普及，数字摄录机的市场占有率的提升，电视制作、播出设备的数字化，模拟的设备已慢慢淡出人们的视线。近几年，许多电视台主推1-2个频道的高清数字节目，并把它作为一个试点，逐步向所有频道推广。作为省级海洋预报节目制作的承担单位，电视频道的播出信号变化关系到海洋预报节目输出信号的变化。根据《广电总局关于促进高清电视发展的通知》要求，数字高清已成为未来电视行业发展的必然趋势，高清虚拟演播室也必然成为我们的首选。

二、从虚拟演播室系统关键的三大技术方面来选择虚拟演播室

虚拟演播室是近几年来随着计算机技术的飞速发展和色键技术不断改进而出现的一种新型的电视节目制作系统，是一种只有演员和道具，不需要实际场景的演播室系统，是由传统演播室扣像技术上发展起来的系统。它摈弃了传统扣像前景和背景不能同步变化，画面合成生硬的弊端，将背景画面的变化与前景的变化同步，甚至前景人物能自由穿插游走于背景物体中，两者紧密融合在一起，成为一个有机的整体。

典型的虚拟演播室是由摄像设备、摄像机跟踪系统（获取摄像机的位置和动作参数）、计算机图形工作站（用于生成虚拟场景）、色键合成器（用于将摄像机前景和虚拟场景合成一个图像）四部分组成。决定合成图像的质量和画面美观度最重要的因素是摄像机跟踪，三维场景生成和色键。

（一）摄像机跟踪

摄像机跟踪技术是前景和背景画面同步变化的一个关键技术。它可以帮助我们自动获取摄像机在演播室中的空间位置（x,y,z），运动参数（摇移、俯仰），镜头参数（变焦、聚焦）等，来判断摄像机、主持人、虚拟场景间的相对位置关系，实现真实摄像机和虚拟场景中的虚拟摄像机的绑定，真实摄像机参数的变化带动虚拟摄像机参数的变化，从而使虚拟场景能和主持人这个前景有机的融合在一起，增强画面的真实感和立体感。目前摄像机跟踪技术有机械传感器跟踪、图像识别跟踪、红外线跟踪、超声波跟踪、辅助摄像机跟踪技术等，其中最常用的是机械传感器跟踪和图像识别跟踪技术。

机械传感器跟踪是指在摄像机镜头和云台上安装传感器和相关电子装置，通过托架与镜头上变焦环和聚焦环的齿轮紧密咬合，把摄像机的运动和镜头等参数通过串行接口传送到计算机。图像识别跟踪也称网格跟踪，是将一个精确的网格图案以不同的蓝色绘制于蓝箱的正面，通过摄像机识别这种图案并与计算机跟踪软件及硬件预先确定的模型进行对比，以确定物体与虚拟场景的透视关系及距离。下面是两种跟踪方式具体项目比较（如表1）。

从表一可看出，两种跟踪方式各有优缺点。事实上，并不存在适合任何场所的完美解决方案，只有根据实际情况，选择对己方较有利的方案。本单位用于演播室的房间大小为9.8×5.8m，面积不是很大。一方面鉴于在机械传感器跟踪技术下，能摆脱网格的限制，可快速的进行镜头的移动，跟踪精度较高；另一方面在摄录过程中，很小的空间范围内，不需要摄像机机位的移动。所以综合考虑各种因素，决定采用机械传感器跟踪技术。

（二）三维场景生成

目前，能满足各种需求、适应各个阶层的演播室类型有二维虚拟演播室、二维半虚拟演播室、三维虚拟演播室。二维虚拟演播室的虚拟背景一般采用图形图像处理卡，生成二维背景图像；二维半虚拟演播室的虚拟背景必须在3dsmax等三维动画编辑软件中设计制作成三维模型的场景，并事先渲染成大尺寸高质量的位图，作为合成场景中的背景使用，是一个假三维的虚拟场景。三维虚拟演播室的特点是可以创建真正三维的虚拟场景，虚拟摄像机和真实摄像机运动参数的同步变化，可以得到与前景图像成正确透视关系的三维虚拟场景，与二维和二维半演播室相比，场景更逼真、空间感更强，具有较大的发展优势和广泛的发展空间。维斯Viz Virtual Studio虚拟演播室是一个三维的虚拟演播室，它的虚拟场景制作软件是viz Artist，是一款用于制作绚丽图像先进的实时动画图像创作系统，能轻松、迅速地制作出大量的实时三维动画，软件界面友好，操作简单，兼容性强。除此之外，它丰富的标准特效插件库和众多高级特效插件库，能实现许多意想不到的效果，另一方面，viz Artist还允许用户自建材质、纹理、模型、粒子等效果模块，给了用户一定的创作空间，既适合初级水平的人员使用，又给了高级水平制作人员的一个创作舞台。这一点非常适合在我们单位使用。

（三）色键

色键是对背景画面的某一种颜色分量进行键出覆盖，使主持人、实物道具和虚拟背景之间可以相互动态遮挡，实现主持人在虚拟或实物后方或前方行走的效果。因此，键信号的质量关系到合成后的画面质量。实时高清色键器Ultimatte11是最高等级的色键，也是目前用的最多，客户反映效果最好的色键，它能产生自然的边缘过渡效果，能快速处理阴影、头发丝、透明体和烟雾，并具有以下三大特点，一是与其他色键相比，它采用前景和背景分别处理后再相加混合的方式，这种方法能提高画面清晰度；二是使用特有算法产生遮罩信号，可以更好地从前景物体中区分出背景；三是Ultimatte含有专门用来抑制由蓝屏溢出的光引起的色污染，同时允许在前景上再现蓝色阴影。在虚拟演播室中，这些特点都能保证图像合成的最终质量。

三、虚拟演播室的灯光选择

本中心由于环境条件的限制，用来建设演播室的房间高度低、空间小，使用传统的演播室灯光，灯光设备体积大，布光困难，容易造成布光不匀的现象。经过比较，选择了一套能适合于层高较低演播室的灯光设备和可移动的补光设备，这套设备中，灯具均采用新型LED光源。led灯体积小，发光率高，寿命长、节能，且是冷光源，产生热量较小，非常适合在层高较低的演播室中使用。

四、从系统的特点方面来选择

系统的特点包括系统的先进性、成熟性、稳定性、兼容性等方面。很多用户在购买产品时由于过分追求功能而忽略了产品的稳定性和兼容性，其实稳定性有时比功能还要重要。就如本中心的工作来说，系统运行的不稳定，会直接导致预报产品不能按时送出，电视节目不能按时播出的情况，这种情况，对于我们来说无疑是致命的，所以系统必须在稳定性方面经得起考验。

中心除了要购置的高清虚拟演播室外，还有一批在使用的标清设备。目前除一档节目是高标清同步播出外，其他两档节目都是标清播出，所以为了配合电视频道播出的视频格式要求，需要所有设备必须要高标清兼容。

经过调研，高清公司提供的产品在先进性、成熟性、稳定性、兼容性方面满足了我们的需求。

五、其他软件的选择

除了虚拟演播室的软件外，本单位在制作预报模板过程中，与一般节目不同的是还需要大量高清晰度、高分辨率的地图、地形图等素材，以及上屏数据字幕处理软件，帮助提升海洋预报制作的水平和效率，以期获得良好的视觉效果。Viz天气包装系统满足了我们的需求，不仅能免费提供大量的高分辨率的地图、地形图的素材，而且由于它的最大限度的基于模板的方案，使用轻松、方便，通过程序的数值转化功能，直接生成上屏字幕，不需要手动修改数据字幕，整个制作过程全程数字化，在海洋预报节目制作过程中，能提高工作效率，提升数值的精确度。

表1 机械传感跟踪和图像识别跟踪技术对比

六、厂家实力

选择虚拟演播室系统时，产商、产品的信誉也很重要，最好选用那些国内外知名度较高的，信誉度较好的，在市场上有一定份额的产品，电视媒体部门选择的产品必须要达到广播级的要求。除此外，强大的制作团队阵容也很重要。强大的团队凭借对产品的熟悉性，能帮助我们更快地熟悉产品的使用方法，能为我们提供较宽广的创意思维，并为我们制作出较满意的产品。

综上所述，本单位根据视频格式选择了高清虚拟演播室；根据场地高度低，面积小的特点，选择机械跟踪技术，led灯光；色键选用最顶级的Ultimatte11色键；选用有利于海洋预报节目制作的Viz Weather天气包装系统。满意于高清公司强大的制作团队，不仅能帮助我们设计、制作出有特色、美观度较强的海洋预报电视模板，又使我们获得了有力的技术支持。希望以上几点在虚拟演播室的选择方面能给同行带来一定的借鉴作用。

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[2]张延龙,曹兴锋,王建兰,庄玲玲.气象影视虚拟演播室的性价比分析[J].气象与环境学报,2007(8).

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