虚拟演播室及关键技术

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前言前言虚拟演播室的组成及原理虚拟演播室的组成及原理虚拟演播室的关键技术虚拟演播室的关键技术

一、前言一、前言

虚拟演播室系统虚拟演播室系统 (Virtual Studio Syst(Virtual Studio Syst

em)em) 是计算机技术和色键技术结合的是计算机技术和色键技术结合的一种新的电视节目制作系统。是一一种新的电视节目制作系统。是一种只有演员和道具，不需要实际场种只有演员和道具，不需要实际场景的演播室系统。景的演播室系统。

一、前言一、前言目前，国外厂商主要有：目前，国外厂商主要有：美国美国 E&SE&S 公司的公司的 MinsetMinset 系列虚拟系列虚拟

演播室系统。演播室系统。加拿大加拿大 DiscreetLogicDiscreetLogic 公司的公司的 VapoVapo

urur 虚拟演播室系统。虚拟演播室系统。以色列以色列 RT-SETRT-SET 公司的公司的 LarusLarus 虚拟虚拟

演播室系统。演播室系统。

一、前言一、前言国内厂商主要有：国内厂商主要有：大洋、奥维讯、索贝、新奥特、北大洋、奥维讯、索贝、新奥特、北

大方正、深圳华强等。大方正、深圳华强等。

一、前言一、前言虚拟演播室的主要优势：虚拟演播室的主要优势：置景轻松、减少费用置景轻松、减少费用换景方便、节省空间：实现多栏目换景方便、节省空间：实现多栏目

共用演播室，使用中小演播室实现大共用演播室，使用中小演播室实现大场景制作。场景制作。

虚拟场景不受限制： “没有做不到虚拟场景不受限制： “没有做不到的，只有想不到的”，创作人员可充的，只有想不到的”，创作人员可充分发挥想象力。分发挥想象力。

二、虚拟演播室的组成及原理二、虚拟演播室的组成及原理虚拟演播室主要由四部分组成虚拟演播室主要由四部分组成摄像机：用于摄取蓝色幕布前真实的人摄像机：用于摄取蓝色幕布前真实的人

或物。或物。摄像机跟踪系统：用于获取摄像机在演播摄像机跟踪系统：用于获取摄像机在演播

室中的实际位置参数和动作参数。室中的实际位置参数和动作参数。计算机图形工作站：用于生成实时虚拟场计算机图形工作站：用于生成实时虚拟场

景景色键合成器：用于将摄像机前景和计算机色键合成器：用于将摄像机前景和计算机

虚拟场景合成为一个图像。虚拟场景合成为一个图像。

二、虚拟演播室的组成及原理二、虚拟演播室的组成及原理

二、虚拟演播室的组成及原理二、虚拟演播室的组成及原理

信号延迟器信号延迟器信号延迟器信号延迟器

摄像机摄像机跟踪系统跟踪系统摄像机摄像机

跟踪系统跟踪系统色键合成器

色键合成器

色键合成器

色键合成器

计算机计算机图形工作站图形工作站

计算机计算机图形工作站图形工作站

摄像机摄像机摄像机摄像机

合成图象

三、虚拟演播室的关键技术三、虚拟演播室的关键技术

摄像机跟踪技术摄像机跟踪技术计算机虚拟场景生成计算机虚拟场景生成色键技术色键技术


摄像机跟踪技术摄像机跟踪技术

目前，摄像机跟踪技术主要有机目前，摄像机跟踪技术主要有机械传感和图形识别两种方式。械传感和图形识别两种方式。



机械传感方式：传感器被安装在机械传感方式：传感器被安装在摄像机三角架、基座、升降摇臂的摄像机三角架、基座、升降摇臂的摇摄轴、俯仰轴上和镜头的变焦、摇摄轴、俯仰轴上和镜头的变焦、聚焦环上。聚焦环上。



机械传感方式的优势：测量摄像机械传感方式的优势：测量摄像机运动参数非常精确，旋转角度可机运动参数非常精确，旋转角度可以达到以达到 0.001°0.001° ，移动距离可以达到，移动距离可以达到0.010.01 毫米的精确度，演员在蓝色布毫米的精确度，演员在蓝色布景范围内的活动自由度大。景范围内的活动自由度大。



机械传感方式的不足：每台摄像机械传感方式的不足：每台摄像机必须有一个跟踪器；摄像机移动机必须有一个跟踪器；摄像机移动不便，定位、镜头校准复杂困难。不便，定位、镜头校准复杂困难。



图形识别：图形识别是通过对运图形识别：图形识别是通过对运动画面进行精确的计算，获得摄像动画面进行精确的计算，获得摄像机的各项运动参数。机的各项运动参数。



图形识别的优势在于：不需要对图形识别的优势在于：不需要对摄像机进行改造，无需镜头校准，摄像机进行改造，无需镜头校准，便于摄像师操作，一个跟踪器可同便于摄像师操作，一个跟踪器可同时用于多个摄像机。时用于多个摄像机。



图形识别的其不足之处在于：要大数图形识别的其不足之处在于：要大数据量分析和计算，加大了视频延时量；据量分析和计算，加大了视频延时量；只有当画面中含有一定数量的网格图案只有当画面中含有一定数量的网格图案时，系统才能进行测量计算，使得演员时，系统才能进行测量计算，使得演员的活动范围受到一定的限制，无法拍摄的活动范围受到一定的限制，无法拍摄一些特写镜头。一些特写镜头。


计算机虚拟场景生成计算机虚拟场景生成

三维虚拟场景可以由二维半三维虚拟场景可以由二维半和真三维两种不同的方式产生。和真三维两种不同的方式产生。



二维半方式：需先在三维建模工具中二维半方式：需先在三维建模工具中建立布景模型，作为各自对应的真实摄建立布景模型，作为各自对应的真实摄像机的虚拟背景。一旦场景模型建立，像机的虚拟背景。一旦场景模型建立，摄像机的位置也就确定，不能再随意移摄像机的位置也就确定，不能再随意移动。动。



真三维方式：在真三维方式下，真三维方式：在真三维方式下，所有摄像机在演播室中都可以任意所有摄像机在演播室中都可以任意移动。移动。

三、虚拟演播室的关键技术三、虚拟演播室的关键技术计算机虚拟场景生成计算机虚拟场景生成

真三维方式与二维半方式的最大区别在真三维方式与二维半方式的最大区别在于是否实时读取场景源文件并对源文件实时于是否实时读取场景源文件并对源文件实时渲染。二维半采用事先生成背景和遮挡掩膜渲染。二维半采用事先生成背景和遮挡掩膜的图片文件，其实时生成的背景是二维参数，的图片文件，其实时生成的背景是二维参数，而真三维是读取而真三维是读取 3D Max3D Max 、Ｍ、Ｍ ayaaya 、、 SoftimSoftimageage 等三维建模软件制作的场景源文件。等三维建模软件制作的场景源文件。


色键技术色键技术

ZZ 轴深度键技术。目前主要有基于层轴深度键技术。目前主要有基于层次级和像素级的深度键。层次级深度键次级和像素级的深度键。层次级深度键技术将物体分别归类到数目有限的深度技术将物体分别归类到数目有限的深度层中去，所以，演员在虚拟场景中的位层中去，所以，演员在虚拟场景中的位置无法连续变化。置无法连续变化。


色键技术色键技术

像素级深度键技术把构像素级深度键技术把构成虚拟场景中的每一个像素成虚拟场景中的每一个像素都赋予相应的都赋予相应的 ZZ 轴深度值。轴深度值。虚拟物体、真实物体和演员虚拟物体、真实物体和演员可以动态地相互遮挡，从而可以动态地相互遮挡，从而增加了虚拟场景的真实感。增加了虚拟场景的真实感。

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