虚拟演播室在新闻直播中的应用研究

李 峰

（桂林广播电视台技术部，广西 桂林 541000）

虚拟演播室技术已逐渐被媒体及各大电视台所熟知并广泛运用，传统的电视节目往往制作成本高，工序复杂，而虚拟演播室技术可利用计算机制作出三维动画场景来代替传统的演播室真实布景，大大降低了节目费用，减少了新闻直播中真实场景的安装、搭建以及拆卸、运输的能源消耗。其较低的制作成本以及灵活多变的场景变换功能得到了众多用户的青睐。放眼未来，不论是电视节目制作还是新闻直播，虚拟演播室技术的运用必然是发展大趋势，而这又要求虚拟演播室技术方面的成熟。

1 虚拟演播室技术

虚拟演播室技术是在计算机的基础上，通过技术将主持人的行为活动包括周围道具与制作好的虚拟背景相结合，促使二者达到同步变化的效果，从而实现两者之间的完美结合。不同的虚拟演播室对各软件的需求不同，但最主要的核心技术部分分为如下三点：

1.1 计算机模拟系统

计算机模拟系统能够模拟场景的生成，一般借助Photoshop、3ds Max或是Maya等制作软件进行场景生成。在新闻直播中，需根据相应直播情况进行场景切换。搭建场景耗时耗力，不仅消耗资金同时在拆除时还会增加工作量。而通过计算机模拟系统不仅能够减少人力、物力、财力的消耗，还能制作出二维平面背景或是三维立体背景。同时，工作人员还能够在三维立体背景中移动或是进行新闻播报，能够给观众带来更真实的视觉体验。

1.2 跟踪技术

摄像机跟踪技术能够实时捕捉到摄像机在演播室中主持人的运动画面以及摄像机在运动时的摄像参数，这对后期的场景模拟设计有着一定的辅助作用。摄像机跟踪技术的运用能够有效判断摄像机、主持人与虚拟场景之间的相对位置关系，以保证摄像机所传入的拍摄图像能够与虚拟背景呈现兼容的状态。

目前的跟踪技术主要有机械传感跟踪技术、图像识别跟踪技术、红外线跟踪技术、超声波跟踪技术等。这几种摄像跟踪技术有着不同的应用优势和弊端，其中机械传感跟踪技术的应用优势在于性能安全稳定，能够获取到较高的摄像跟踪参数和梳理处理效率。该项技术的应用对于摄像机拍摄具体位置没有过多要求，虚拟演播室拍摄人员无须花费太多时间和精力用于现场摄像机的拍摄排放位置设计。

机械传感跟踪技术的弊端在于跟踪系统在每次重新启动后，工作人员都需要再次对其进行校正定位，并且摄像机数量和种类都会受到一定限制。倘若虚拟演播室内配备使用了多台摄像机，那么相对应的也要设置多套的跟踪系统，这样无疑增加了虚拟演播室的搭建成本；图像识别跟踪技术的应用优势在于无需对摄像机设备安全附加方式，在实际拍摄过程中摄像机能够进行自动化转动，极大降低了拍摄人员的工作任务量。

而其弊端在于对现场灯光布置提出了更高的要求，并且由于会受到网格角度的影响，演播室内摄像机的俯仰角范围偏小，无法顺利摇摆出网格，这样就会降低摄像机的拍摄定位精确度，从而影响到新闻节目的播出质量。当前新闻直播中采用的都是前三种技术的混合跟踪模式，这样能够起到扬长避短的作用，充分发挥出摄像跟中技术的价值作用。

1.3 场景合成

虚拟演播室的工作基本原理是将摄像机所拍摄到的主持人、周围景象送入色键器作为前景图像，同时，图形计算机会接纳摄像机跟踪技术将所收集到的图像、活动参数，后期抠像所需要的虚拟背景会根据采集到的资料再进行生成。另外，为了让主持人、周围景象与虚拟场景三者之间完美结合，以求达到真实的画面效果，负责后期抠像合成的工作人员就需要注意调整场景景深参数，提高虚拟场景和真实人物的融合度，形成正确的联动关系，要让观众感受到主持人是真实置身于“虚拟”场景中的。

2 虚拟演播室技术在新闻直播中的应用优势

虚拟演播室技术在新闻直播中的应用优势主要表现为以下几个方面：

（1）提高了节目制作效率。虚拟演播室技术突破了传统场景制作方式的局限，它能够通过计算机建立二维或是三维虚拟模型，再结合贴图软件可以制作出极具特色的虚拟场景。这些场景易于保存在数据库中，能够重复利用，一定程度上缩短了直播所需内容的制作周期，提高了资源的利用率。

（2）增强了节目趣味效果。传统的抠像背景显得呆板无趣，而虚拟场景有效克服了这些视觉缺陷，使得新闻直播更具视觉上的美感。

（3）改善了节目质量。节目制作中，相关工作人员摆脱了时间和空间以及道具制作方面的限制，能够利用计算机系统制作出相应的所需要的虚拟场景，这是在人工造景的基础上所不能匹及的。

（4）提高节目的收视率。虚拟演播室技术的运用，创新了节目形式，使其变得更加生动灵活，主持人不再仅限于传统的单一播报方式而是能够利用多样的场景讲述方法，不同的虚拟场景，给观众带去了新鲜的视觉体验，充分展示了虚拟演播室的优点。

3 虚拟演播室在新闻直播中的应用实践

3.1 演播室内设备的布置

为了使主持人的行为动作与虚拟场景更好的融合，并且为了达到更好的直播效果，演播室内摄像机的数量与摆放位置、蓝箱背景质量、灯光的布置都有讲究。

演播室内一般会放置三台摄像机作为虚拟跟踪摄像机，但原则上在直播时只采用一台摇臂摄像机来收集主持人的运动参数。在新闻直播时，在虚拟场景运用成效不大的情况下，会尽量减少虚拟场景的使用，因此，工作人员会在直播前将部分所需内容提前录制好，以便在直播时直接播放。这样就能在最大程度上降低虚拟演播室的闲置率，同时降低直播时的出错率。

虚拟场景的蓝箱技术在很大程度上决定了新闻直播时的呈现状态，因为蓝箱技术的好坏会影响最终的成像效果。由于主持人的活动范围是以蓝箱为背景的，而蓝色和人的肤色之间能形成互补色，所以在大部分的演播室中都会利用蓝色作为背景，这样技术人员在抠像去除蓝色时能最大程度上减少对人像肤色的损害。

虚拟演播室的灯光布置主要是集中于主持人所在的范围以及对蓝箱的布光。由于演播室中主持人活动的场地较为宽阔，因此，在布光时主持人和蓝箱的灯光不会互相影响，但由于场地开阔，这就需要技术人员在布光上进行细致调整。在对主持人的布光上，为了减少阴影都是采用柔和灯，这样能够减少蓝箱反射到其他物体上的光晕，若是要完全去除蓝色光晕，这就需要后期利用色键器来调整。另外，在布光的同时，还要使主持人与虚拟场景处在同一个方向上布光，这样，在后期的场景合成时才不会出现失真的情况。

蓝箱的布光需要和一般抠像背景布光的色调均匀，多采用三基色柔光灯，布光越均匀，后期的抠像越简易。

3.2 新闻直播前虚拟控制台准备

新闻直播有别于其他电视节目，由于新闻直播讲究其真实、严谨、时效性，这在时间、效率、安全的局限下，就要求工作人员在新闻直播前测试好所有机器，特别是在虚拟控制台前做好准备工作。

首先要检查机器性能，然后启动机器，打开引擎、控制终端、摄像机跟踪器等，确保设备连接正常。再是演播室的灯光调整，将主持人的布光调整完成后，工作人员就要利用场景合成的方式进行抠像，这一步能使主持人与虚拟场景达到联动的效果。而抠像需要极具耐心并且需要敏锐的洞察力和快速的判断力。在监视器下，相关工作人员还要时刻注意着抠像后的成像结合效果，使蓝箱背景不再出现视觉上的冲突，同时，主持人不能与前景图像出现失真的情况。

抠像完成后，还要测试主持人在虚拟场景中的运动行为是否顺畅，摄像跟踪技术是否到位，场景切换时信号是否完整有卡顿，还要对比主持人身上的颜色是否与摄像机收集的图像信息一致，是否出现颜色失真的情况。

3.3 新闻直播备份系统搭建

为了保障新闻直播过程的安全稳定性，相关工作人员必须认真做好备份系统的搭建应用工作。首先是针对演播室摄像机的备份，基于合理运用三台摄像机，不仅能够实现新闻直播过程各个场景的充分体现，还可以发挥出其良好的安全备份作用。当其中一台摄像机在直播过程中发生了安全故障，现场工作人员可以随时调用其他摄像机完成场景的快速切换使用，从而保障直播环节有条不紊的进行，避免影响到新闻直播节目的制作拍摄质量；

然后是针对虚拟演播室信号的备份。在虚拟演播室中，三台摄像机的运行使用是存在着紧密联系的，它们经过虚拟系统渲染器后产生的虚拟演播室信号是能够进行相互安全备份的。但是值得注意的是，由于它们并不归属于同一个系统模块，一旦受到某些外界因素的影响导致虚拟系统导致系统发生故障，此时相关技术人员就必须提前采取应用安全可靠的备份手段。虚拟演播室技术人员可以通过在切换台上使用一个普通色键的抠像备份，并在新闻节目播出前预留号充足时间，促使能够与演播室主持人顺利完成配合，实现虚拟演播室信号的备份操作目标。在该工作过程中技术人员要正确了解到切换台的通道是有限的，通常情况下只能够选择应用一个直播中常用的cam信号展开抠像操作，并在切换台的ME中明确好KEY和BACKGROUNG的信号源后，展开相关参数的优化调整设置。在各项参数调整完毕后，现场技术人员要观察虚拟演播室的实际抠像效果，及时发现是否存在着一些蓝关会反光照射在主持人身上，倘若存在着该问题就需要正确采用color cancel有效去除投射下来的蓝光。

在虚拟演播室备份系统设计中，相关工作人员还必须充分考虑到现场电源备份作业，一旦电源在开启运行中出现故障问题，将会直接影响到虚拟演播室众多设备的安全稳定运行。因此，虚拟演播室搭建技术人员要将系统内各项设备进行单独备份，将它们分别有效接在不同的电源上，单独采用不同的插线板，并且安全接入在UPS电的不同相上，这样操作的目的是为了防止在某一相上出现安全故障问题时，还能够保障其他相的正常供电使用。

3.4 直播的开展及应急处理

新闻直播过程中工作人员需要时刻关注着播出信号以及准备播出信号，若是信号播出受限，例如虚拟背景在新闻直播过程中出现错误，工作人员就可以利用备份虚拟信号；而如果是准备播出信号受限，例如打算利用虚拟信号展示一段文字图片或是小视频，但是这个信号没有准备好或是信号接收异常，一般情况下会先与主编沟通，改变接下来的播出形式，以确保播出的安全。

新闻直播和其他电视节目制作最大的区别就是，节目制作往往会按照规划好的剧本进行制作，若是中间遇到问题需要改变原有播放方案，一般会通过重新录制或分段录制的方法来解决问题，但是直播则需考虑播出信号的安全性。

4 虚拟演播室在新闻直播中的应用缺陷和展望

虚拟演播室作为近年发展起来的一种独特电视节目制作技术，其具备了成熟完善的应用优势。该项技术的应用工作原理通过将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，促使直播人物与虚拟背景能够同步变化，最终实现两者之间的完美融合，为电视观众带来更为优质的节目画面体验服务。

然而，目前该项技术仍然知识被应用在节目制作过程中，由于考虑到电视新闻节目直播过程的安全可靠性，很多地区电视台对于虚拟演播室在新闻直播中的应用还较为慎重，缺乏一定的实践创新意识。电视新闻直播安全性较大程度是体现在信号预览上，只要相关技术人员能够在虚拟系统设计中充分考虑并解决该影响因素问题，就能够在发挥处虚拟演播室技术作用的同时，还可以有效保障新闻节目直播过程的安全可靠性。除此之外，虚拟演播室在新闻直播中的实践应用还需综合考虑到操作界面的人性化与合理性，方便现场工作人员的日常操作，帮助操作技术人员能够在最短时间内流畅完成各项操作任务，大大提升新闻直播工作质量和效率。各地区广播电视台要围绕新闻直播工作，打造出高能力、高素质的技术人才队伍，要求他们学习掌握利用好虚拟演播室技术，结合新闻直播工作要求，优化设计出专业的虚拟演播室运行系统，推动各个直播工作环节顺利的进行。

5 结束语

综上所言，计算机网络为虚拟演播室的三大核心技术提供了技术支撑，电视台将虚拟演播室技术运用到新闻直播中，不仅为新闻直播还为其他节目制作都带去了极大的便利，有效减少了资源消耗还降低了节目成本，同时，使得真实的人物能够深入到虚拟场景中去，促使两者之间能够进行简单、实时的交互。而在新闻直播的运用中，工作人员更要注重演播室内设备安置、直播前设备准备以及直播进行中出现的问题等。但是，虚拟演播技术还存在着一些局限性，这就需要技术人员不断地更新技术，发展完善虚拟演播技术，相信在未来，虚拟演播室技术将会在电视制作方面发挥更大的作用。