完善虚拟演播室完美画面制作的实践

　　虚拟演播室技术发展至今大约经过了30多年的历史。虚拟演播室的前身被称为电子演播室布景（ESS）是有Eugene L提出的设想，那是在1978年。过了10年，到了1988年，在汉城奥运会，日本NHK将自己研发的“Sythe VisIon”运用到新闻演播室正式开启了虚拟演播室序幕。当时还是二维计算机图形合成系统。到了1993年，英国BBC利用合作开发了虚拟演播室系统制作电视新闻背景实现三维制作，真真实现了实用的道路。经过30多年的虚拟技术发展，从二维计算机图形实时合成系统发展到可移动图形识别系统的三维虚拟演播室系统，技术日趋完善，应用日趋广泛。但在虚拟技术越来越多应用的同时，也遇到了很多问题。上海广播电视台是最早采用虚拟技术制作电视节目的国内广播电视台之一，在虚拟技术应用方面积累了一些经验，此文主要就虚拟演播室制作中各个环节要注意的问题，探讨实现完美画面的实践。

　　一.影响虚拟演播室在节目制作中的问题要处理好几个关键因素

　　1.虚拟场景建模中要注意的问题

　　上海广播电视台融媒体中心专题节目的虚拟场景制作大多采用贴图和建模相结合，有些时效类比较强栏目加开框叠视频方式。在建模或贴图中，尤其应注意圆形物体和文字物体的处理，它们会占用大量的多边形，尽量用渲染后的贝占图代替它们。其次地面的处理，应注意某些细节在电脑中的场景转换成视频信号后，许多细节部分都无法显示出来。比如，上海每年市领导新年献词录制虚拟场景中的地毯处理，就出现这样的问题。场景中要合理地设置一些遮挡物，它可以产生很强的空间感和纵深感。

　　2.虚拟演播室灯光处理问题

　　（1）虚拟演播室现场灯光

　　虚拟演播室首先尽量避免产生主持人身上的初级投影的布光方式。因为蓝箱反射光作用于阴影，通过计算机处理后，此阴影将会被色键器的蓝消除电路消除，从而影响输出的前景（主持人）的图像质量。虚拟演播室应处理好主光和逆光的光比，因为如果处理不当，可能出现投影环境的逻辑错误，而出现实际光源与虚拟光源的不一致性。另外，主光源在蓝箱上产生的次级投影也会影响计算机的图像处理。其次虚拟演播室在主持人轮廓光处理上，为增强空间立体感的布光，必须注意逆光的合理使用。太强的逆光，使蓝箱地面现得亮白而破坏蓝箱色调的一致性，影响计算机抠蓝效果；前景在蓝箱地面上的次级投影也会影响计算机的图像处理。而不用逆光或逆光太弱，则前景（主持人）象贴在电子背景上，很死板。因此，逆光的合理使用能很好地体现人与场景的关系，从而加强纵深感，增强三维立体效果。另一方面虚拟演演播室必须加侧光。因为虚拟系统中的色键器采用蓝色消除电路，由蓝箱反射光作用于主持人衣物边缘上的蓝色调将被蓝色消除电路去除，出来的主持人边缘变黑。因此必须加侧光以消除主持人衣物边缘上的蓝色成分。在折散光方面：尽量避免主持人服饰的反射光、透明类道具所产生的折射光对蓝箱的影响，蓝箱上的高亮点会造成合成图像的背景部分出现雾状影像。

　　（2）虚拟背景建模中灯光参数与现场灯光的匹配

　　怎样解决虚拟场景中灯光参数与现场灯光之间的完美结合，就必须首先要解决建模中虚拟灯光与现场灯光的关系问题。我们往往忽略了现场灯光与虚拟灯光还存在一个大致匹配的关系，以此关系使现场人物与虚拟环境的结合形成完美结合。虚拟演播室灯光调整方式，所有光色必须保证蓝色空间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，可根据需要进行调整。虚拟场景制作中，3D建模中材质、灯光、阴影的建立，细致与逼真成正比，人物抠像光比控制好坏，直接决定了出现在视频视觉形象完美，总之细节决定成败。要创造出美好的视觉图像，实现技术与艺术完美结合，上述问题的解决是必由之路。

　　3.灯光与视频配合调整

　　传统演播室的视频调整，重点在于影调和色调的控制。在虚拟演播室同样强调此控制，但只是调整的程度控制有差异。

　　在影调控制方面，白平衡控制，应注意避免蓝箱反射光对白平衡的影响。白平衡调整得不好，会造成掩膜信号电平变低和前景物体颜色失真。在黑平衡控制方面，调整黑电平参数，以调节暗部的细节、层次。

　　虚拟演播室制作中完美画面的实践 原虚拟演播室的基本情况

　　上海广播电视台融媒体中心的虚拟演播室建立以来，是上海广播电视台体制改革建立融媒体中心后新建的虚拟演播室，此演播室主要承担着融媒体中心专题节目的录制工作。涉及的节目有《第四焦点》《七分之一》《案件聚焦》《师说天下》《庭审纪实》《法律与道德》等。

　　此演播室是一个不十分规则，面积约200平米、层高6米演播室。蓝箱尺寸为12M×10M，背景蓝采用的颜色为ROSCO5722，而虚拟演播室关键三个部分：摄像机运动参数的获取和实时计算、实时色键计算、三维虚拟场景实时生成和输出系统，采用的是ULTIMATTE以色列系统，跟踪系统采用了图形识别与红外传感器结合的跟踪系统，以保证“同步”完美实现。演播室设置了三机位，摄像机为IKEGAMI,HK-388PW两台、HK-399PW一台。图形工作站采用Linux操作系统。虚拟场景制作主要由三维动画软件建立，由于软件版本较早，3D建模中比较麻烦耗时，建模中的材质、灯光、阴影的建立受到限制。演播室灯光系统，灯光吊挂系统采用钢结构葡萄架和平衡铰链杆方式，调光系统采用48路调光立柜及48路调光台各一台；灯具采用三基色可调光冷光灯28台，聚光灯12台，成像灯4台。人物抠像光比控制，支持4盏以上光源。

　　原虚拟演播室在节目制作中存在的问题

　　初建成的虚拟演播室从专题节目的生产而言，基本达到了预期的目标，解决了在虚拟演播室中常见的基本问题。比如虚拟场景设置与主持人走位的虚拟的真实性；保证声画同步虚拟延时问题等等。但同时制作的节目还是存在诸多问题。除去虚拟场景制作问题外，整个节目的中虚拟场景与人物的关系总存在“浮”的感觉，合成的画面虚；其次，在虚拟灯光方面，主持人的灯光与虚拟场景存在的问题比较多，这其中涉及到的虚拟基础光的控制问题，基础光和效果光控制问题，抠像人物肤色由于蓝箱与地面反光的影响，造成蓝色的出现，由于某些灯位布光之间的冲突造成道具缺省现象等等，造成制作的节目质量打折扣。为改善虚拟演播室节目质量，项目总设计方中视电视技术开发有限公司与演播室灯光系统搭建方上海东仁照明电器工程有限公司专门对此进行了探讨与研究，并针对原制作的各场景专题栏目进行了逐一分析，形成了一些共识。

　　考虑到虚拟演播室现场灯光分前景灯光与后景灯光的区别，此虚拟演播室灯光设计采用二部分不同的设置。前景灯光采用在此演播室中心点(蓝箱中心点)上方，设置直径3M X 1M可上下移动的泛光灯箱，泛光灯箱中采用三基色(6X55W)可调光灯具12台，主要解决前景灯光中抠像部分基本照度问题，前景灯光基本照度控制在600LUX±1000LUX；抠像部分的特殊效果灯光采用设置直径6M可上下移动TRUSS（250MM X 250MM）架，TRUSS架上设置LED（L-SERIESD）灯具6台，美国等离子成像灯（SEACHANGER NEMO）灯具6台，后景及辅助灯光采用滑轨小型车加伸缩铰链杆17台，灯具采用三基色柔光灯（6X55W）6台，解决虚拟识别系统灯光及辅助灯光应用。整个蓝箱基本照度控制在800LUX±1200LUX；灯具色温采用高色温5300K，考虑到高色温灯具对蓝色色响应及更具穿透力，以此改变传统设置，建模灯光参数设置于现场灯光大致一致。

　　通过以上的调整，此虚拟演播室在市领导新年献词的录像与相关节目的录像的视觉画面有了很大提高，并且灯光根据不同类型节目的调整也更便捷，达到了预期目标。