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1、Technology of Radio and TV Centers广电中心虚拟演播室系统的应用现状与未来发展 张捷 姚 颖 上海文广新闻传媒集团技术运营中心摘要: 随着虚拟演播室技术在广播电视技术中的运用 不断发展、成熟，在历经了跟踪技术的长足进步之后， 低廉的维护成本、人性化的操作平台、高兼容性的三 维场景建模以及多元化的应用功能，都成为虚拟演播 室技术继续发展的新方向。关键词: 虚拟演播室Vizrt 虚拟演播室系统蓝箱 图形工作站三维制作室技术已经逐步被越来越多的媒体和制作公司熟悉和使用， 其较低的制景成本、灵活的场景修改能力得到了大多数用户 的青睐。一个配有虚拟演播室系统的蓝箱所拥有的
2、制作能力 甚至可以比拟几个实景演播室的能力总和，这一显而易见的 优越性决定了这项技术有其强大的发展空间和广阔的市场前 景。2 系统建立、维护1 引言随着广播电视技术和计算机技术的飞速发展，虚拟演播无论是早期的二维虚拟演播室系统还是如今最先进的三 维虚拟演播室系统，其核心技术都离不开摄像机跟踪和图形 渲染这两点。摄像机跟踪的精确度决定了整套虚拟演播室系 统的制作质量优劣。人眼长期适应于实际三维空间的观察，2007 年第 6 期广播与电视技术75广电中心Technology of Radio and TV Centers对实际物体的三维透视关系具有非常深刻的影响，所以任何 针对摄像机动作跟踪的细微
3、偏差，都会使真人实景与虚拟场 景间的结合显得虚假、不自然。因此，跟踪系统从建立到实 际使用中的维护，都是虚拟演播室系统日常维护的一个重要 课题。一套技术成熟、稳定的虚拟演播室系统应当考虑到各种 蓝箱、摄像机、三脚架以及视频系统实际会遇到的问题，能 够针对这些问题从软件上进行调整、修正、弥补，以求得到 完美的合成图像。同时，它还必须兼顾到使用者的操作难易 程度，要想让使用者接受，就必须提供简易、高效以及用户 友好的界面。以 Vizrt 公司生产的虚拟演播室系统为例，在建立之初， 可以通过虚拟蓝箱设置软件StudioSetup提供的较为直观界面 进行蓝箱尺寸、摄像机型号、位置等一系列参数的配置（见
4、 图 1）。需要注意的是，0 点也就是初始回归点的定义，该点 将被作为一个对照的参数和Artist设计软件中的0点相对应。 校正中需要注意的是蓝箱地板的厚度，该厚度需要在摄像机 高度中减去。而在日常维护方面，该软件着重于简单、易操作。节目 制作前调整简单，只需要将摄像机对准 0 点保持水平进行归 0,让摄像机保持在初始状态，系统可根据该状态自动调整并 跟踪摄像机所传回来的数据，将其对应到虚拟场景中。3 硬件选择近几年，在电视节目制作中运用三维场景、动画的比例 逐步上升，三维制作水平也在不断提高。虚拟演播室的运用 正是三维场景与实时视频的结合，基于对实时性的高度要 求，一套强大的图形工作站就必须
5、具备实时处理大量的三角 形、纹理贴图、视频插入等多项功能，而这些功能也正随着 硬件速度的飞速发展而日益完善。仍以Vizrt虚拟演播室系统 为例，根据厂商的推荐，可选用 HP xw8400 工作站，配备有 2 个英特尔至强双核处理器 5100 系列，显卡选用 NVIDIA Quadro FX 4500 PCI Express (512MB)，内存选用 5GB DDR2 667MHz ECC 寄存式 4 通道全缓冲双列直播内存模组（DIMMS），视频卡选用 Matrox xmio 24/9000。所有这些高 速硬件，只有一个目标，就是要充分发挥三维制作人员的创 作能量，得到高质量、新创意的电视画面
6、。4 系统兼容性除此之外，对各大三维制作软件的模型支持、完善的独 立三维制作功能、友好的用户界面等等也是一套优秀的虚拟 演播室系统不可或缺的组成部分。在 Maya、3DS Max 等主流 三维软件大行其道的今天，如果一味追求虚拟系统的自身建图1 Vizrt公司的虚拟演播室系统蓝箱设置界面模功能，要求三维制作人员来适应新的建模软件，这对虚拟 演播室系统生产商而言似乎是一件并不明智的选择。因此， 如何提高虚拟系统对其他三维软件模型的兼容性，同时取长 补短，着力于对虚拟系统自身三维软件特点的开发，两者平 衡考虑，才是厂商们所应当考虑的。如果一套优秀虚拟演播 室系统对这两方面都进行了研发，那对使用者而
7、言，无疑是 降低了使用难度，增加了灵活运用的更多选择。仍以 Vizrt 虚拟演播室系统为例，场景的设计都在 Viz|Artist中进行，Viz|Artist是一个非常易于使用的三维设计 制作软件，通过简单的拖拽就可以实现很多基本效果的制 作。虽然Vizl|Artist中提供的基本物体不是特别多，参数也比 较固定，但只要通过一些搭配组合或一定的使用技巧，经验 丰富的Viz|Artist设计师可以在很短的时间内搭建出细节丰富 的虚拟演播室场景。针对比较复杂的效果，如图像特效、粒 子系统等，都可以通过独立的插件来制作。同样，这些插件 的操作也并不是很复杂，通过简单的调整一些重要参数就能 快速地实现多
8、种效果。同时，Viz|Artist系统还支持 2 路内建视频和 2路活动视 频的实时播出，这些功能都可以为虚拟演播室这个特殊的节 目形式增加很多亮点。对于外部模型，Viz|Artist可以导入主 流三维软件的输出格式，如 3DS Max 的.3ds 格式，Maya 的. obj 格式等。由于外部软件制作的模型往往精细程度比较高， 对系统压力较大，所以较好的解决方法还是在Viz|Artist中来 制作。5 多元化应用及前景虚拟演播室应用任何一种系统的最终目的就是为了制作 出好的节目，就 Vizrt 虚拟演播室系统而言，是针对各类创意 媒体所开发，展现先进的电视播放画面，可应用在新闻、气 象、运动
9、、综艺、儿童及谈话性节目等。以选举开票转播为76广播与电视技术2007 年第 6 期Technology of Radio and TV Centers广电中心例，今年的电视画面与文字呈现将优于以往，其中包括数据 即时输出，动态 3D 立体图形，主播与画面互动，虚拟场景与 实况并行，让创意与科技具体结合，绝对让观众大开眼界。 Viz|Virtual Studio是现今市场上唯一可以升级的、开放的、功 能最完善的整体虚拟演播室制作解决方案，Viz|Virtual Studio 具备了一流的容易使用的拖拽式用户界面、最广泛应 用的演播室生产流程和强大的图形能力。它能够轻松面对业 内最有挑战意义的电
10、视制作，并输出无与伦比的逼真图像。 Viz |Virtual Studio把最普遍采用的跟踪解决方案和演播室其 他配套外设一并考虑，提供最灵活产品价格与性能的选择。如今的虚拟演播室系统，基本已经解决了虚拟与现实的 实时、三维结合，而今后虚拟演播室系统的发展方向又在哪 里呢？随着信息化、数字化平台的不断涌现，实时地将众多 数据以图形、场景的模式加入到虚拟演播室系统中，是其中 的一个重要发展方向。在 Vizrt虚拟系统中，使用Datapool插 件定义和调用财经数据库中的资料和讯息，将其实时地通过 各种数据形式或图形形式体现在虚拟场景中，可以通过 Content Pilot控制软件实现和主持人的互
11、动。因为Viz系统注重实时功能，所以很多数据都可以及时地用多种形式表现在 虚拟演播室中，例如在主持人周围建立虚拟的柱状图、财经 数据分析、曲线图等。这些数据都可以从程序自动地更新， 这大大地减轻了设计师的工作负担，制作场景的时候只需要 设计一个模版就可以了。利用好 Viz 系统的特性，财经节目 的形式可以变得更加生动，更具表现力。以往的节目多数都 是采用座谈的形式，现在可以进行很多改动，如在座谈的桌 子上建立虚拟柱状图，或者将背景的仿真景变成数据显示 等。6 小结在计算机不断发展的今天，虚拟演播室系统也将会有更 大的发展空间。虽然目前还不太可能完全代替传统演播室， 但是成本的不断降低，技术的日臻完善，越来越多的用户会 选择虚拟演播室技术。根据自己的实际情况，选择最适合自 己的系统和技术，才能使其发挥最大的优势，创造出最理想 的效果。2007 年第 6 期广播与电视技术77