虛擬演播室在新聞直播中的應(yīng)用研究

李 峰

（桂林廣播電視臺技術(shù)部，廣西 桂林 541000）

虛擬演播室技術(shù)已逐漸被媒體及各大電視臺所熟知并廣泛運用，傳統(tǒng)的電視節(jié)目往往制作成本高，工序復(fù)雜，而虛擬演播室技術(shù)可利用計算機制作出三維動畫場景來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的演播室真實布景，大大降低了節(jié)目費用，減少了新聞直播中真實場景的安裝、搭建以及拆卸、運輸?shù)哪茉聪摹Ｆ漭^低的制作成本以及靈活多變的場景變換功能得到了眾多用戶的青睞。放眼未來，不論是電視節(jié)目制作還是新聞直播，虛擬演播室技術(shù)的運用必然是發(fā)展大趨勢，而這又要求虛擬演播室技術(shù)方面的成熟。

1 虛擬演播室技術(shù)

虛擬演播室技術(shù)是在計算機的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)將主持人的行為活動包括周圍道具與制作好的虛擬背景相結(jié)合，促使二者達到同步變化的效果，從而實現(xiàn)兩者之間的完美結(jié)合。不同的虛擬演播室對各軟件的需求不同，但最主要的核心技術(shù)部分分為如下三點：

1.1 計算機模擬系統(tǒng)

計算機模擬系統(tǒng)能夠模擬場景的生成，一般借助Photoshop、3ds Max或是Maya等制作軟件進行場景生成。在新聞直播中，需根據(jù)相應(yīng)直播情況進行場景切換。搭建場景耗時耗力，不僅消耗資金同時在拆除時還會增加工作量。而通過計算機模擬系統(tǒng)不僅能夠減少人力、物力、財力的消耗，還能制作出二維平面背景或是三維立體背景。同時，工作人員還能夠在三維立體背景中移動或是進行新聞播報，能夠給觀眾帶來更真實的視覺體驗。

1.2 跟蹤技術(shù)

攝像機跟蹤技術(shù)能夠?qū)崟r捕捉到攝像機在演播室中主持人的運動畫面以及攝像機在運動時的攝像參數(shù)，這對后期的場景模擬設(shè)計有著一定的輔助作用。攝像機跟蹤技術(shù)的運用能夠有效判斷攝像機、主持人與虛擬場景之間的相對位置關(guān)系，以保證攝像機所傳入的拍攝圖像能夠與虛擬背景呈現(xiàn)兼容的狀態(tài)。

目前的跟蹤技術(shù)主要有機械傳感跟蹤技術(shù)、圖像識別跟蹤技術(shù)、紅外線跟蹤技術(shù)、超聲波跟蹤技術(shù)等。這幾種攝像跟蹤技術(shù)有著不同的應(yīng)用優(yōu)勢和弊端，其中機械傳感跟蹤技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于性能安全穩(wěn)定，能夠獲取到較高的攝像跟蹤參數(shù)和梳理處理效率。該項技術(shù)的應(yīng)用對于攝像機拍攝具體位置沒有過多要求，虛擬演播室拍攝人員無須花費太多時間和精力用于現(xiàn)場攝像機的拍攝排放位置設(shè)計。

機械傳感跟蹤技術(shù)的弊端在于跟蹤系統(tǒng)在每次重新啟動后，工作人員都需要再次對其進行校正定位，并且攝像機數(shù)量和種類都會受到一定限制。倘若虛擬演播室內(nèi)配備使用了多臺攝像機，那么相對應(yīng)的也要設(shè)置多套的跟蹤系統(tǒng)，這樣無疑增加了虛擬演播室的搭建成本；圖像識別跟蹤技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于無需對攝像機設(shè)備安全附加方式，在實際拍攝過程中攝像機能夠進行自動化轉(zhuǎn)動，極大降低了拍攝人員的工作任務(wù)量。

而其弊端在于對現(xiàn)場燈光布置提出了更高的要求，并且由于會受到網(wǎng)格角度的影響，演播室內(nèi)攝像機的俯仰角范圍偏小，無法順利搖擺出網(wǎng)格，這樣就會降低攝像機的拍攝定位精確度，從而影響到新聞節(jié)目的播出質(zhì)量。當(dāng)前新聞直播中采用的都是前三種技術(shù)的混合跟蹤模式，這樣能夠起到揚長避短的作用，充分發(fā)揮出攝像跟中技術(shù)的價值作用。

1.3 場景合成

虛擬演播室的工作基本原理是將攝像機所拍攝到的主持人、周圍景象送入色鍵器作為前景圖像，同時，圖形計算機會接納攝像機跟蹤技術(shù)將所收集到的圖像、活動參數(shù)，后期摳像所需要的虛擬背景會根據(jù)采集到的資料再進行生成。另外，為了讓主持人、周圍景象與虛擬場景三者之間完美結(jié)合，以求達到真實的畫面效果，負責(zé)后期摳像合成的工作人員就需要注意調(diào)整場景景深參數(shù)，提高虛擬場景和真實人物的融合度，形成正確的聯(lián)動關(guān)系，要讓觀眾感受到主持人是真實置身于“虛擬”場景中的。

2 虛擬演播室技術(shù)在新聞直播中的應(yīng)用優(yōu)勢

虛擬演播室技術(shù)在新聞直播中的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）提高了節(jié)目制作效率。虛擬演播室技術(shù)突破了傳統(tǒng)場景制作方式的局限，它能夠通過計算機建立二維或是三維虛擬模型，再結(jié)合貼圖軟件可以制作出極具特色的虛擬場景。這些場景易于保存在數(shù)據(jù)庫中，能夠重復(fù)利用，一定程度上縮短了直播所需內(nèi)容的制作周期，提高了資源的利用率。

（2）增強了節(jié)目趣味效果。傳統(tǒng)的摳像背景顯得呆板無趣，而虛擬場景有效克服了這些視覺缺陷，使得新聞直播更具視覺上的美感。

（3）改善了節(jié)目質(zhì)量。節(jié)目制作中，相關(guān)工作人員擺脫了時間和空間以及道具制作方面的限制，能夠利用計算機系統(tǒng)制作出相應(yīng)的所需要的虛擬場景，這是在人工造景的基礎(chǔ)上所不能匹及的。

（4）提高節(jié)目的收視率。虛擬演播室技術(shù)的運用，創(chuàng)新了節(jié)目形式，使其變得更加生動靈活，主持人不再僅限于傳統(tǒng)的單一播報方式而是能夠利用多樣的場景講述方法，不同的虛擬場景，給觀眾帶去了新鮮的視覺體驗，充分展示了虛擬演播室的優(yōu)點。

3 虛擬演播室在新聞直播中的應(yīng)用實踐

3.1 演播室內(nèi)設(shè)備的布置

為了使主持人的行為動作與虛擬場景更好的融合，并且為了達到更好的直播效果，演播室內(nèi)攝像機的數(shù)量與擺放位置、藍箱背景質(zhì)量、燈光的布置都有講究。

演播室內(nèi)一般會放置三臺攝像機作為虛擬跟蹤攝像機，但原則上在直播時只采用一臺搖臂攝像機來收集主持人的運動參數(shù)。在新聞直播時，在虛擬場景運用成效不大的情況下，會盡量減少虛擬場景的使用，因此，工作人員會在直播前將部分所需內(nèi)容提前錄制好，以便在直播時直接播放。這樣就能在最大程度上降低虛擬演播室的閑置率，同時降低直播時的出錯率。

虛擬場景的藍箱技術(shù)在很大程度上決定了新聞直播時的呈現(xiàn)狀態(tài)，因為藍箱技術(shù)的好壞會影響最終的成像效果。由于主持人的活動范圍是以藍箱為背景的，而藍色和人的膚色之間能形成互補色，所以在大部分的演播室中都會利用藍色作為背景，這樣技術(shù)人員在摳像去除藍色時能最大程度上減少對人像膚色的損害。

虛擬演播室的燈光布置主要是集中于主持人所在的范圍以及對藍箱的布光。由于演播室中主持人活動的場地較為寬闊，因此，在布光時主持人和藍箱的燈光不會互相影響，但由于場地開闊，這就需要技術(shù)人員在布光上進行細致調(diào)整。在對主持人的布光上，為了減少陰影都是采用柔和燈，這樣能夠減少藍箱反射到其他物體上的光暈，若是要完全去除藍色光暈，這就需要后期利用色鍵器來調(diào)整。另外，在布光的同時，還要使主持人與虛擬場景處在同一個方向上布光，這樣，在后期的場景合成時才不會出現(xiàn)失真的情況。

藍箱的布光需要和一般摳像背景布光的色調(diào)均勻，多采用三基色柔光燈，布光越均勻，后期的摳像越簡易。

3.2 新聞直播前虛擬控制臺準(zhǔn)備

新聞直播有別于其他電視節(jié)目，由于新聞直播講究其真實、嚴謹、時效性，這在時間、效率、安全的局限下，就要求工作人員在新聞直播前測試好所有機器，特別是在虛擬控制臺前做好準(zhǔn)備工作。

首先要檢查機器性能，然后啟動機器，打開引擎、控制終端、攝像機跟蹤器等，確保設(shè)備連接正常。再是演播室的燈光調(diào)整，將主持人的布光調(diào)整完成后，工作人員就要利用場景合成的方式進行摳像，這一步能使主持人與虛擬場景達到聯(lián)動的效果。而摳像需要極具耐心并且需要敏銳的洞察力和快速的判斷力。在監(jiān)視器下，相關(guān)工作人員還要時刻注意著摳像后的成像結(jié)合效果，使藍箱背景不再出現(xiàn)視覺上的沖突，同時，主持人不能與前景圖像出現(xiàn)失真的情況。

摳像完成后，還要測試主持人在虛擬場景中的運動行為是否順暢，攝像跟蹤技術(shù)是否到位，場景切換時信號是否完整有卡頓，還要對比主持人身上的顏色是否與攝像機收集的圖像信息一致，是否出現(xiàn)顏色失真的情況。

3.3 新聞直播備份系統(tǒng)搭建

為了保障新聞直播過程的安全穩(wěn)定性，相關(guān)工作人員必須認真做好備份系統(tǒng)的搭建應(yīng)用工作。首先是針對演播室攝像機的備份，基于合理運用三臺攝像機，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)新聞直播過程各個場景的充分體現(xiàn)，還可以發(fā)揮出其良好的安全備份作用。當(dāng)其中一臺攝像機在直播過程中發(fā)生了安全故障，現(xiàn)場工作人員可以隨時調(diào)用其他攝像機完成場景的快速切換使用，從而保障直播環(huán)節(jié)有條不紊的進行，避免影響到新聞直播節(jié)目的制作拍攝質(zhì)量；

然后是針對虛擬演播室信號的備份。在虛擬演播室中，三臺攝像機的運行使用是存在著緊密聯(lián)系的，它們經(jīng)過虛擬系統(tǒng)渲染器后產(chǎn)生的虛擬演播室信號是能夠進行相互安全備份的。但是值得注意的是，由于它們并不歸屬于同一個系統(tǒng)模塊，一旦受到某些外界因素的影響導(dǎo)致虛擬系統(tǒng)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，此時相關(guān)技術(shù)人員就必須提前采取應(yīng)用安全可靠的備份手段。虛擬演播室技術(shù)人員可以通過在切換臺上使用一個普通色鍵的摳像備份，并在新聞節(jié)目播出前預(yù)留號充足時間，促使能夠與演播室主持人順利完成配合，實現(xiàn)虛擬演播室信號的備份操作目標(biāo)。在該工作過程中技術(shù)人員要正確了解到切換臺的通道是有限的，通常情況下只能夠選擇應(yīng)用一個直播中常用的cam信號展開摳像操作，并在切換臺的ME中明確好KEY和BACKGROUNG的信號源后，展開相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整設(shè)置。在各項參數(shù)調(diào)整完畢后，現(xiàn)場技術(shù)人員要觀察虛擬演播室的實際摳像效果，及時發(fā)現(xiàn)是否存在著一些藍關(guān)會反光照射在主持人身上，倘若存在著該問題就需要正確采用color cancel有效去除投射下來的藍光。

在虛擬演播室備份系統(tǒng)設(shè)計中，相關(guān)工作人員還必須充分考慮到現(xiàn)場電源備份作業(yè)，一旦電源在開啟運行中出現(xiàn)故障問題，將會直接影響到虛擬演播室眾多設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。因此，虛擬演播室搭建技術(shù)人員要將系統(tǒng)內(nèi)各項設(shè)備進行單獨備份，將它們分別有效接在不同的電源上，單獨采用不同的插線板，并且安全接入在UPS電的不同相上，這樣操作的目的是為了防止在某一相上出現(xiàn)安全故障問題時，還能夠保障其他相的正常供電使用。

3.4 直播的開展及應(yīng)急處理

新聞直播過程中工作人員需要時刻關(guān)注著播出信號以及準(zhǔn)備播出信號，若是信號播出受限，例如虛擬背景在新聞直播過程中出現(xiàn)錯誤，工作人員就可以利用備份虛擬信號；而如果是準(zhǔn)備播出信號受限，例如打算利用虛擬信號展示一段文字圖片或是小視頻，但是這個信號沒有準(zhǔn)備好或是信號接收異常，一般情況下會先與主編溝通，改變接下來的播出形式，以確保播出的安全。

新聞直播和其他電視節(jié)目制作最大的區(qū)別就是，節(jié)目制作往往會按照規(guī)劃好的劇本進行制作，若是中間遇到問題需要改變原有播放方案，一般會通過重新錄制或分段錄制的方法來解決問題，但是直播則需考慮播出信號的安全性。

4 虛擬演播室在新聞直播中的應(yīng)用缺陷和展望

虛擬演播室作為近年發(fā)展起來的一種獨特電視節(jié)目制作技術(shù)，其具備了成熟完善的應(yīng)用優(yōu)勢。該項技術(shù)的應(yīng)用工作原理通過將計算機制作的虛擬三維場景與電視攝像機現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進行數(shù)字化的實時合成，促使直播人物與虛擬背景能夠同步變化，最終實現(xiàn)兩者之間的完美融合，為電視觀眾帶來更為優(yōu)質(zhì)的節(jié)目畫面體驗服務(wù)。

然而，目前該項技術(shù)仍然知識被應(yīng)用在節(jié)目制作過程中，由于考慮到電視新聞節(jié)目直播過程的安全可靠性，很多地區(qū)電視臺對于虛擬演播室在新聞直播中的應(yīng)用還較為慎重，缺乏一定的實踐創(chuàng)新意識。電視新聞直播安全性較大程度是體現(xiàn)在信號預(yù)覽上，只要相關(guān)技術(shù)人員能夠在虛擬系統(tǒng)設(shè)計中充分考慮并解決該影響因素問題，就能夠在發(fā)揮處虛擬演播室技術(shù)作用的同時，還可以有效保障新聞節(jié)目直播過程的安全可靠性。除此之外，虛擬演播室在新聞直播中的實踐應(yīng)用還需綜合考慮到操作界面的人性化與合理性，方便現(xiàn)場工作人員的日常操作，幫助操作技術(shù)人員能夠在最短時間內(nèi)流暢完成各項操作任務(wù)，大大提升新聞直播工作質(zhì)量和效率。各地區(qū)廣播電視臺要圍繞新聞直播工作，打造出高能力、高素質(zhì)的技術(shù)人才隊伍，要求他們學(xué)習(xí)掌握利用好虛擬演播室技術(shù)，結(jié)合新聞直播工作要求，優(yōu)化設(shè)計出專業(yè)的虛擬演播室運行系統(tǒng)，推動各個直播工作環(huán)節(jié)順利的進行。

5 結(jié)束語

綜上所言，計算機網(wǎng)絡(luò)為虛擬演播室的三大核心技術(shù)提供了技術(shù)支撐，電視臺將虛擬演播室技術(shù)運用到新聞直播中，不僅為新聞直播還為其他節(jié)目制作都帶去了極大的便利，有效減少了資源消耗還降低了節(jié)目成本，同時，使得真實的人物能夠深入到虛擬場景中去，促使兩者之間能夠進行簡單、實時的交互。而在新聞直播的運用中，工作人員更要注重演播室內(nèi)設(shè)備安置、直播前設(shè)備準(zhǔn)備以及直播進行中出現(xiàn)的問題等。但是，虛擬演播技術(shù)還存在著一些局限性，這就需要技術(shù)人員不斷地更新技術(shù)，發(fā)展完善虛擬演播技術(shù)，相信在未來，虛擬演播室技術(shù)將會在電視制作方面發(fā)揮更大的作用。