校园电视台虚拟演播室

概述

虚拟演播室是在计算机图形技术和传统视频色键技术基础上发展起来的新技术,它是一套由计算机软件、主机、现场摄像机、摄像机跟踪器、图形图像发生器、色键器以及视/音频切换台构成的节目制作系统。由于虚拟演播室技术具有节省制作成本的经济特点,具有保持前景与背景之间正确透视关系的技术特点,具有凭借想像力自由创作的艺术特点,已经广泛的应用于校园电视之中。

  • 老师精品教学课程棚内节目制作,以便作远程教学用。
  • 学生创意节目制作,让学生将无限创意投入节目制作内容。
  • 校园新闻报导,与专业电视台相同水平的节目报导。
  • 校园主题论谈,结合主题相片及影片作背景,增加临场感。
  • 来宾访谈,结合来宾相关主题相片及影片作背景,增加说服力。     

其主要工作流程如下

  • 蓝色实景现场

虚拟演播室与传统演播室大不相同,它是以计算机三维动画“虚拟”出的场景取代道具实景为主要特征。摄像机所拍摄的现场已不是一般意义上的主持人或演员活动的地方,而是虚拟画面应用空间的组成部分,它的实际意义仅仅是其空间场地尺寸的大小。现场所有布景全部由单一的蓝色所取代,以作为将来抠像的基准色。图像的前景是不同机位的摄像机拍摄到的主持人的画面素材。主持人所在的实景现场的全部蓝色区域将被合成到计算机三维动画生成的虚拟场景中。

与传统的人工搭建的舞台或演播场地相比,虚拟三维场景应用于演播室可以说是演播室技术的一次革命。不仅制作成本大大降低,制作周期缩短,更重要的是虚拟场景可随意更改的特性极大地满足了导演的创作需要。

  • 计算机部分

虚拟演播室系统配备的计算机既有基于Windows NT系统平台的PC机,也有基于Unix系统的图形工作站。它像一个小型计算机网络,主机为网络中心,它是虚拟演播室的控制中心,是虚拟演播室节目制作的“导演台”。它除了调用和调整事先做好的三维虚拟场景外,还负责向图形发生器传输图像数据及处理由摄像机跟踪器传来的摄像机运动数据。在这里,图形发生器扮演着重要角色。它根据主机传来的摄像机运动数据实时地计算出虚拟的三维电脑场景的运动,以保证其输出的虚拟背景与真实的前景同步。需要注意的是,有的图形发生器的运算需要数帧左右的时间,因此,摄像机拍摄的画面也必须有一个同样帧数的延时,这样才能确保真实场景与虚拟场景的吻合。 

视频、音频及灯光的运用

虚拟演播室主要是针对电脑中的图像,它仍旧离不开传统的视频切换台和调音台等设备。通过视频切换台,导演可根据需要在任何时候切入或叠加进前期拍摄的画面素材。有的虚拟演播室系统与传统视频在节目制作中略有不同的是,蓝色实景现场摄像机所拍摄到的画面需要经过图像发生器的运算生成后再与电脑中的虚拟场景合成,这大约需要四帧左右的延长时间,所以现场同期声也需要相应的延时(大约160ms),这样在调音台上与其他效果声音合成的时候就不至于出现声音与口型差时的现象。不过,也有一些虚拟演播室很好地解决了这一问题,画面与声音同步,不需延时。

现场灯光的使用已不同于传统舞台灯光的调整方法,所有光色必须保证蓝色空间场地基色以适应色键器抠像的技术要求。虚拟演播室软件系统有其自身的灯光参数,可根据需要在软件环境里调整。理想的色键器可以很自然地将实景中的投影在虚拟的场景中表现出来,使拍摄的前景画面与虚拟的背景画面集成在一个合理的空间中。现场的灯光还有一个特殊用途,即用于制定控制现场主持人或演员的光区定位程序,导演可通过该程序指挥现场演员的走位。此外,现场灯光与虚拟灯光还有一个大致匹配的问题,以便使现场人物与虚拟环境的结合看上去不至于产生投影环境的逻辑错误。

注:考虑到很多学校学生校服是蓝色的原因,蓝色背景可以更换成绿色背景。

相关产品介绍

单机位虚拟演播室系统 

功能特点:

  • 提供一组前景影像输入及套装三维背景
  • 可去除蓝色、绿色,配合不同场地之背景幕
  • 提供S(Y/C)及Composite输入及输出接口
  • 可调整前景视频之亮度、对比、颜色、色度、边缘柔化度
  • 左/右边框黑边柔化收缩之效果

二机位虚拟演播室系统 

功能特点:

  • 提供两组前景影像输入及套装三维背景
  • 可去除蓝色、绿色,配合不同场地之背景幕
  • 提供S(Y/C)及Composite输入及输出接口
  • 可调整去除背景颜色、亮度、电平的程度,以修正残留之阴影
  • 可调整前景视频之亮度、对比、颜色、色度、边缘柔化度
  • 无限蓝箱大小调整,可配合小型背景幕使用,使摄影机不会有距离限制
  • 左/右边框黑边柔化收缩之效果

功能亮点:

同步键,机位切换前后景同步自如;

  • 自定义三维动画,自行设定运动轨迹;
  • 内设粒子效果,配合不同场景风格;
  • 六个活动大屏幕,可播放本地硬盘素材和外来视频;
  • 活动大屏幕可放大至全屏,适合专业新闻播报、话题论坛等栏目
  • 支持真三维动画物件,并且可以设定三维物件轨迹和变换大小
  • 内含字幕功能,可支持唱词、游走字幕等特技字幕功能。

三机位虚拟抠像系统 

工作原理:

渲染系统根据设置参数通过高速图形加速板卡产生背景图像;最后前后景实时地合成并输出。

技术亮点:

  • 支持多机位同步切换,不同机位之间具备合理的空间透视关系
  • 以2048×1024 象素大小的虚拟场景广角位图背景,不同机位的背景支持实时的左右、上下平移和远近缩放的调整
  • 独具双活动视频功能,可以同时支持外接和本地硬盘播放共两路虚拟活动视频
  • 包含完整的同步分配、视频切换和渲染主机部分,能与灯光、背景幕配套组成虚拟演播室
  • 演播室场景采用三维软件制作,输出广角位图;系统针对广角位图生成虚拟背景
  • All-In-One 高度集成化的设计理念,将摄像机切换、色键、渲染引擎完全集成于一个机箱里面,最大限度提升产品性价比

功能特点:

  • 前后景切换同步准确。
  • 成熟的视频流控制技术,所有输入流、输出流均以场频方式处理,决无撕裂、夹帧
  • 支持实时的活动视频输入作为虚拟大屏幕,硬件三线性插值,确保在对背景进行推拉摇移过程中活动视频清晰、稳定
  • 高级的空间矢量线性色键,确保水、玻璃、烟雾、阴影等半透明物体的色键抠像自然、真实,获得完美的场景叠加效果
  • 具有三维概念的虚拟大屏幕,实现屏幕三维飞入、飞出等DVE 特技。并且可以同时打开五个大屏幕窗口
  • 前景深度键,将场景中的部分物体(如讲台)放置于演播员之前,通过深度键的切换实现人物在三维场景中的穿越和前景遮挡
  • 动态无限蓝箱功能,当摄像机镜头超出蓝屏范围时,可以用一个遮挡信号使超出蓝幕范围的部分仍可以完整地叠加虚拟场景,只要演播人物的主体不超出蓝幕的范围,摄像机镜头可以部分地超出蓝幕的范围,这个功能对于利用面积较小的演播室来达到大演播室的效果是非常有用的
  • 支持实时的大屏幕虚拟电视墙,电视墙中的画面以场频速度实时生成,可以对电视墙进行随意的移动和变形处理,并实现虚拟视频窗与全屏幕外视频画面的自由切换
  • 系统内嵌了可以生成雨雪、落叶、礼花、喷射等效果的粒子系统,烘托出不同风格节目的现场气氛。除了系统提供的基本粒子模板外,还可以根据需要通过对粒子基本参数的简单调整得到各种奇妙的效果
  • 支持真三维动画物件,并且每个机位三维物件的视角都完全复合虚拟场景的透视关系
  • 具备完善的模块统一管理粒子系统和三维物件的编辑与播出
  • 支持模拟分量YUV、Y/c、数字SDI 信号格式