虛擬植入技術(shù)在2015年安徽衛(wèi)視春晚上的應(yīng)用

李新坤

【摘要】本文介紹了2015年安徽衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會中虛擬植入技術(shù)的運用。結(jié)合具體的節(jié)目，配合圖文，說明虛擬植入技術(shù)為節(jié)目內(nèi)容的延展和豐富作出的貢獻(xiàn)，總結(jié)了虛擬演播技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬植入在線包裝圖形渲染

2015年1月30日，《徽風(fēng)皖韻吉祥年——2015安徽衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會》在安徽廣播電視臺3600平米演播劇場隆重上演。整臺晚會營造了喜慶吉祥的節(jié)日氛圍，注重文藝節(jié)目與安徽新聞事件、新聞人物相結(jié)合，節(jié)目視頻與安徽新成就、新面貌相結(jié)合，實力演員與草根達(dá)人相結(jié)合，形成了獨具特色的“徽式春晚”。為了打造熱烈互動的場面、歡樂的氛圍，展現(xiàn)百姓的視角、民間文藝元素，著力表現(xiàn)他們的愿景、夢想、追求和昂揚向上的姿態(tài)，本臺晚會在技術(shù)層面上首次使用虛擬植入技術(shù)錄制，將虛擬元素與節(jié)目表演緊扣起來，交待背景與環(huán)境、烘托氣氛，使虛擬視頻、虛擬元素、演員、節(jié)目更加緊密融合，推動情節(jié)和情緒向高潮發(fā)展，賦予晚會更突出、更積極向上的生命力、表現(xiàn)力。

一、虛擬植入技術(shù)

虛擬植入技術(shù)是基于虛擬演播室系統(tǒng)在實景演播情況下的最新應(yīng)用，是廣播電視領(lǐng)域里一種先進(jìn)的節(jié)目制作技術(shù)手段。其主要目的是要隨著攝像機(jī)的推、拉、搖、移等鏡頭變化在電視畫面中以正確的空間邏輯關(guān)系展示直接的、立體的、三維的虛擬場景和元素，并能夠使主持人或者演員與虛擬場景、虛擬元素進(jìn)行互動，讓電視觀眾能夠視之有物，產(chǎn)生真實的視覺感受，進(jìn)入虛擬出來的實景體驗之中。

虛擬植入技術(shù)的核心在于真實的攝像機(jī)和渲染引擎上的虛擬攝像機(jī)之間的綁定，真實攝像機(jī)將諸如推、拉、搖、移、俯、仰、光圈、聚焦、變焦、空間位置、高度、幅度等一系列實時變化中的參數(shù)傳遞給渲染引擎，由渲染引擎將真實攝像機(jī)的運動轉(zhuǎn)化為虛擬攝像機(jī)的運動，同時實時渲染出相應(yīng)的虛擬場景或者虛擬元素。

二、春晚虛擬植入類節(jié)目形態(tài)及場景設(shè)計

2015年安徽衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會在籌備之初便多方調(diào)研，創(chuàng)意制作，最終確定兩個節(jié)目重點采用虛擬植入技術(shù)制作。這兩個節(jié)目通過采用該項技術(shù)，借助計算機(jī)手段，可以把一些現(xiàn)實中不可能呈現(xiàn)的，比較夢幻的、唯美的東西，加入到舞臺表現(xiàn)形式上，也可以把舞蹈意境中的一些蓮花、文字等虛擬元素直接投影在空氣中，從而使觀眾從電視屏幕上看到的畫面將會比現(xiàn)場更加絢麗多彩。

項目確定以后，首先進(jìn)行虛擬場景和虛擬元素的創(chuàng)意、設(shè)計、制作、生成效果圖供進(jìn)一步的溝通和修改。在和節(jié)目部門進(jìn)行深入的溝通和交流后，我們根據(jù)節(jié)目的需求設(shè)計制作了符合節(jié)目主旨，體現(xiàn)節(jié)目構(gòu)思，貼合實景舞美的虛擬場景和虛擬元素，同時生成整體效果圖，見下圖：

經(jīng)過多次測量、細(xì)化、調(diào)整、修改之后，得到了節(jié)目方的認(rèn)可和肯定。最終得到的虛擬場景和虛擬元素充分融入晚會現(xiàn)場真實的舞美設(shè)計之中，配合現(xiàn)場大屏視頻、燈光效果，營造了美侖美奐的虛擬世界。

三、系統(tǒng)搭建和運行

為了使安徽衛(wèi)視春晚能夠順利的按照設(shè)想效果完美的呈現(xiàn)給電視機(jī)前觀眾，我們根據(jù)本次晚會的現(xiàn)實技術(shù)條件和節(jié)目的技術(shù)要求，決定采用雙機(jī)位、雙通道、直通式虛擬植入技術(shù)，將整套系統(tǒng)接入高清轉(zhuǎn)播車，最終將合成信號傳送至導(dǎo)播臺供切換導(dǎo)演自主選擇鏡頭畫面的形式，圓滿的完成本次晚會的錄制工作。

虛擬植入系統(tǒng)圖：

硬件部分：

1、兩套HP Z820圖形工作站。

2、兩張DVS Atomix HDMI視頻卡，支持2路活動視頻輸入，2路SD/ HD-SDI信號輸出（1Key& 1Fill）。

3、兩張Moxa PCI RS 422/485多串口卡，帶接口辮子。

4、一套STYPEGRIP STYPEKIT-VSⅡ搖臂傳感器，STYPEGRIP公司的STYPEKIT-VSⅡ是專為占美搖臂設(shè)計的跟蹤器套件，可以直接安裝于占美搖臂上，由控制面板、編碼器齒輪、電源適配器等套件組成，可應(yīng)用于虛擬演播室或虛擬植入。

5、一套SHOTOKU SX300VR System HD DOL傳感器云臺、三角腳、編碼器齒輪等套件，用于固定機(jī)位虛擬。

6、網(wǎng)線若干，用于數(shù)據(jù)傳輸和控制。

7、搖臂機(jī)位和固定機(jī)位都需要在返送監(jiān)看，本機(jī)監(jiān)看、虛擬監(jiān)看（固定虛擬的監(jiān)看，非PGM切換才可監(jiān)看）、PGM監(jiān)看。8、一臺千兆交換機(jī)。軟件部分：

1、虛擬演播室設(shè)置及控制軟件，用于校正虛擬攝像機(jī)的原點和跟蹤性能。

2、高清實時三維渲染引擎，根據(jù)攝像機(jī)的跟蹤信號，實時渲染設(shè)計好的三維虛擬場景和虛擬元素。

3、虛擬場景設(shè)計軟件，用于虛擬場景和虛擬元素的設(shè)計和調(diào)整修改。

4、實施特效插件包。

5、虛擬前景控制軟件，用于載入和切換虛擬場景和虛擬元素到渲染引擎，并通過可自定義的控制模塊來進(jìn)行互動播放控制。

虛擬植入系統(tǒng)的搭建過程，重點是跟蹤系統(tǒng)的定位和場景調(diào)試。兩個機(jī)位中，一個是固定機(jī)位，采用SHOTOKU SX300VR System HD DOL傳感器云臺、三角腳、編碼器齒輪等套件進(jìn)行攝像機(jī)的跟蹤數(shù)據(jù)輸出；另一個是動態(tài)機(jī)位，使用占美搖臂，采用專門為其設(shè)計的STYPEGRIP STYPEKIT-VSⅡ搖臂傳感器套件進(jìn)行跟蹤數(shù)據(jù)輸出。其中，固定機(jī)位只能實現(xiàn)推、拉、搖、移四個動作中的前三個，即鏡頭的推拉、俯仰和水平搖動，攝像機(jī)的位置和高度是不能改變的。而動態(tài)機(jī)位則可以全面實現(xiàn)攝像機(jī)的推、拉、搖、移、俯、仰、光圈、聚焦、變焦、空間位置、高度、幅度等一系列實時運動跟蹤，全面展現(xiàn)虛擬場景的三維效果，給觀眾帶來強(qiáng)烈的視覺沖擊和非同凡響的震撼體驗。這兩套跟蹤傳感設(shè)備都有各自的定位和成熟的設(shè)置方法，我們按照各自的操作程序，順利完成兩個機(jī)位的定位，取得正確的跟蹤數(shù)據(jù)，輸入到渲染引擎。然后，就可以進(jìn)行虛擬場景和虛擬元素的調(diào)試，使之完全貼合其應(yīng)該所在的空間位置，完美的融入到真實的舞臺之中，并根據(jù)節(jié)目進(jìn)程不斷的按預(yù)先設(shè)置的動畫呈現(xiàn)整體美術(shù)效果。

機(jī)位和場景定位調(diào)試結(jié)束之后，兩路通過渲染引擎輸出的前背景合成畫面直接輸出到轉(zhuǎn)播車的視頻切換臺上，供導(dǎo)播選擇播出，最終形成固定正機(jī)位的虛擬場景“縱觀全局”，搖臂機(jī)位的虛擬場景“自由馳騁”，再配合其他實景機(jī)位進(jìn)行完美的特效切換，充分發(fā)揮導(dǎo)演的藝術(shù)才思，激情創(chuàng)作，給觀眾奉獻(xiàn)一場視覺盛宴。

結(jié)語

2015年的安徽衛(wèi)視春節(jié)聯(lián)歡晚會節(jié)目創(chuàng)意新穎、表現(xiàn)手法獨特、視頻創(chuàng)意大氣，利用最新的技術(shù)手段配合節(jié)目內(nèi)容、突出節(jié)目亮點，開創(chuàng)了安徽廣播電視臺虛擬演播技術(shù)應(yīng)用的新篇章。這大大的增加了我們對大型晚會投入看似復(fù)雜的新技術(shù)的信心。在技術(shù)不斷進(jìn)步和創(chuàng)新的大環(huán)境下，我們將努力迎接挑戰(zhàn)，以新技術(shù)引領(lǐng)節(jié)目形式的變革和發(fā)展，為安徽廣播電視事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（作者單位：安徽廣播電視臺）

責(zé)編：姚少寶