天创华视TC HD真三维虚拟演播室系统搭建

　　虚拟演播室

　　那我们就先从二维半的虚拟演播室说起吧

　　二维系统是对平面图片进行处理，它是一个“预渲染”系统，把用建模软件设计好的场景实现渲染程一张或一组图片，再把这些图片装入图形工作站。CPU根据摄像机镜头的变化进行相应的缩放处理，然后传给视频处理模块。视频处理模块根据同步信号处理模块传来的外来同步信号，将变换后的图形当作视频处理，同时还要完成活动视频处理模块送来的外来活动视频的贴图处理。后得到符合电视或网络标准的视频信号，送入数据缓冲区。完成视频信号输出。

　　二维虚拟演播室系统调用的虚拟场景是一幅或一组平面图片。比如一套双机位的二维虚拟演播室系统，就需要为每个机位提供一幅相应角度的图片，而一旦摄像机离开了预先设定好的机位位置，就无法正确地提供相应的虚拟背景。摄像机1与摄像机2中间的移动过程是无法表现出来的。

　　一、二维虚拟场景设计与创作

　　二维虚拟场景是虚拟演播室系统早期产品，其生成的虚拟场景为二维图像。其拍摄方法简单，在拍摄过程中摄影机无需移动，只需将蓝色北京前的人物摄入镜头，通过图像处理器，将生成的图像与拍摄的前景合成就可达到预期效果。

　　二维半场景

　　1.二维虚拟场景设计与创作平台

　　二维虚拟场景设计与创作平台是基于Windows XP或Windows NT平台上的Photoshop、Illustrator等平面图形处理软件。虚拟场景通常分为两部分，一部分是底层背景，另一部分是场景中的小部件，如花草、道具、前景遮挡等。

　　2.二维虚拟场景设计与创作过程

　　二维虚拟场景设计的原则：

　　①整体性原则，二维虚拟场景设计应与电视栏目、电视频道的整体风格一致，其中包括标识运用、固定色彩搭配和风格样式等内容；

　　②功能性原则，背景设计应考虑实景拍摄与虚拟背景的匹配，前景摄影机注意把握人物的景别和构图；

　　③审美性原则，二维虚拟场景设计在表现风格、构图和色彩运用方面应遵循审美性原则，让受众在观赏电视节目的同时获得审美的体验；

　　④创意性原则，设计应避免雷同，注重创新设计，增强电视可识别性。

　　二、二维虚拟场景设计与创作

　　二维半虚拟演播室系统也叫准三维系统，是介于虚拟背景和三维虚拟演播室之间的过渡产品，具有良好的性价比。二维半虚拟演播室系统的背景图像生成器类似于虚拟背景系统，它是以一张图片或一组图片为背景，其维度为三维，但又不同于三维虚拟演播室系统。

　　二维半场景

　　1.二维半虚拟场景设计与创作平台

　　二维半虚拟场景设计与创作平台是基于Windows XP或Windows NT平台上的Photoshop、Illustrator、3D Max、Lightwave、AutoCAD软件和基于SCI工作站的Alias、Power、Animation、Wavefront、Softimage等软件。

　　2.二维半虚拟场景设计与创作过程

　　二维半虚拟场景设计的原理除了上文辨到的整体性原则、功能性原则、审性原则、创新性原则等通用原则以外，还需要注意的是：

　　①透视一致，二维半拟场景是事先在三维软件中制作好虚拟场景，然后生成二维图片导入虚拟演播系统，透视不能变动，所以摄像机拍摄角度应与场景透视角度一至；

　　②虚拟场景设计应先考虑到主持人的活动范围，因为二维半虚拟场景是一种伪三维，所以主持人活动范围不宜过大；

　　③事先确定蓝箱尺度，以及摄像机与蓝箱的位置，在三维软件中依据这个比例创建模型；④电视是隔行扫描，所以物体材质不宜选择间距较小的条纹和斑点，模式制作尽量避免尖锐的角度和边界。

　　二维半的场景图片

　　嗯。。。。感觉看着好假，如果人物场景中乱动的话，那可就穿帮穿的太明显了，哈哈哈！！

　　以上二维半的场景我说完了，下来说说真三维的吧。

　　真三维虚拟演播室系统不是对平面图片进行处理，而是调用标准的虚拟场景模型文件。也就是说，三维系统处理的是三维模型，在图形加速平台上根据摄像机推、拉、摇、移的参数变化进行三维填充和实时渲染。因此可以说三维系统是一个“实时渲染”系统，如图所示。由于三维场景的实时渲染需要非常大的计算量，所以这类系统必须采用功能强大的图形工作站或专用的告诉图形处理器作为场景的生成装置。

　　三维场景设计

　　在三维虚拟演播室系统的渲染核心中，CPU在对场景进行处理后，把用三维建模器生成的矢量图形文件的定点数据送入渲染核心的图形处理流水线中。这些顶点代表了场景各个三维物体的模型，并且包含多组不同的数据，如顶点坐标、颜色、纹理坐标等。渲染核心首先对这些顶点数据进行基本的集合变化，如坐标变换、平移缩放等，另外还对场景中的光源进行处理，如点光源、单方向光源等。接下来要进行裁剪、三角形设置和光栅化。裁剪就是将变换并且带有光照效果的顶点数据，接下来要进行裁剪、三角形设置和光栅化。裁剪就是将视场外的无用资料去除掉；三角形设置就是用顶点创建许多三角形；二光栅化就是用像素填充这些三角形。之后进行场景中多纹理的混合处理，再其后就是对场景的光照和阴影进行处理。经过以上流程，就完成了对整个计算机图形的渲染过程。然后再对这个计算机图形进行视频处理，同样包括对活动视频的视频贴图处理和对同步信号的处理。后才能输出符合电视标准的视频信号。

　　对于三维虚拟演播室系统，由于其调用的是标准的虚拟场景模型文件，所以根据摄像机的推、拉、摇、移的变化进行实时的渲染。

　　因此一方面，可以随着摄像机角度及位置的变化看到具有真实感的虚拟场景，从而看到场景中虚拟物体的侧面以及背景，使整个场景更逼真；另一方面，允许主持人进入到虚拟场景中，三维场景中的虚拟景物既能作为真实人物的背景出现，也能作为前景出现，即我们常提到的“遮挡”功能。可以把一些虚拟物体调到主持人的前面，并且真实人物还能围绕虚拟景物运动。这大大增加了场景的真实感，同时也丰富了节目的拍摄手法。

　　真三维场景

　　真三维虚拟演播室技术的诞生，大大推进广播电视行业的发展，让我们现在所看到的电视节目变得更加丰富多彩，可以节省实景带来的成本高昂的费用，搭建方便，而且使用范围也比较广了，已经不仅仅局限于电视台了，现在企业，单位，公司，学校，商场等等单位建设真三维虚拟演播室的需求也逐渐增多，就是因为价格合理，节省场地，还有很好的宣传效果，何乐而不为呢？？

　　我们平常看到的真三维虚拟演播室已经很真实了，可是为什么还会有4k虚拟演播室系统的诞生呢，主要就是因为科学技术的发展，人们总想追求更高质量的东西，有些人就是想要更好抠像效果的设备，这又有什么错呢？

　　4k虚拟演播室基本的要求：

　　4k虚拟演播室系统应采用图形工作站配置，保证系统的高效、稳定运行，图像的渲染色彩绚丽真实，图像不抖动、无撕裂、不拖尾。在虚拟摄像机的移动过程中不出现马赛克、不模糊。使制作完成时输出的图像质量达到广播级的要求，能够非常完美的应用于广播电视节目的制作。通过真实摄像机的信号直接输入到系统中，无须再做多余的调整，便可直接输出合并后完整的图像效果。

　　4k虚拟演播室

　　4k虚拟演播室的参数要求：

　　4k虚拟演播室应当具备4K/HDR全流程的制作能力，利用4K虚拟抠像技术，可拍摄像素4倍于高清1080P的影像，其技术远远超过传统高清影像。图像品质可以全面突破SDR（标准动态范围）界限，分辨率方面大大超出HD水平。系统支持10-bitSD/HD/2K/UHD，6Gb/s4:2:2和3Gb/s4:4:4SDIHDMI信号的输入输出，分辨率支持2160p30。

　　虚拟演播室设备的构成

　　虚拟演播室系统组成按功能分为视频、音频、虚拟、通话、tally、蓝箱灯光等子系统。简单描述其工作流程为：在演播室搭建一个蓝箱替代实景演播区背景，进行高均匀度的布光。摄像机拍摄主持人在蓝箱上的前景视频信号，并输入到虚拟演播系统主机中。同时摄像机跟踪系统采集到的摄像机运动参数被送到虚拟场景生成系统中，系统根据这些参数实时生成相应的虚拟场景，使背景与前景的空间 关系保持一致。将前景信号进行色键处理，把蓝箱换成电脑制作的虚拟场景，再与前景掩膜合成后形成节目输出。这样，制作人员就可以在一块场地、一台虚拟设备别制作多个不同风格的节目，且场景可以随时、任意的修改。

　　摄像机部分：

　　采用2到3机位的摄像系统实现新闻播报及访谈类节目的制作，演播室系统的基础建立在先进的数字摄像技术上，摄像机设备选择3套数字摄像机，配三角架（可以灵活移动位置，便于不同节目拍摄）。

　　音频部分

　　主要包括了主持人和嘉宾用的领夹式麦克、桌面麦克、还包括导播和主持人、摄像师之间的通话系统。

　　虚拟演播设备

　　采用天创真三维无轨虚拟演播系统是高性价比和综合的解决方案：现场可接入4路摄像机，8路通道，结合导播、字幕、台标、抠像、多达几十种的三维场景给现场直播带来富有视觉冲击力的虚拟演播系统。

　　后期视频非编设备

　　通过的非编系统可以将录制的节目进行进一步的编辑和剪辑。

　　网络直播点播平台（实现网络直播）

　　可以在制作节目的同时将信号进行编码后网络直播，也可以将节目录制下来进行点播观看。

　　演播室蓝箱

　　虚拟蓝箱是一个无直角，全是平滑均匀的弧形处理的开放式箱体，是虚拟演播室的一个必要组成部分，它的作用是做虚拟抠像使用，提供的影视抠像背景色。

　　出镜人员或者物体在蓝箱中出镜拍摄，虚拟演播室通过色键抠像技术，会将纯色的背景色分离出来，从而达到将人或者物体添加到任意自定义三维场景里面，实现虚拟演播室的仿真包装效果。

　　演播室灯光系统设备：

　　1、整体灯光系统，整体灯光系统调节灯光的角度，使调光更灵活方便。因考虑房间的宽度较宽，所以配置四根固定轨，使调光灵活方便并且以后可自由升级。

　　2、采用环型布光法，其照度均匀，无明显交叉阴影和眩光，且发光面积大，使轮廓明显，画面有纵深感，人物立体感强，画面清晰自然，色彩绚丽。

　　3、背景光：采用三基色冷光灯做背景灯，将幕布均匀照亮，光效细腻，没有明显交叉阴影。

　　4、逆光：采用三基色冷光灯做逆光，使轮廓明显突出，人物更丰富自然，且立体感强。

　　5、主光：主持人前用三基色冷光灯做主光，使主持人面部光线均匀，画面清晰自然。并配置1m恒力铰链，使调光更灵活方便。

　　6、侧付光：主持人左右各有三基色冷光灯做侧付光，以柔化主光照不到的死角、阴角并柔化主持人颈部阴影。

　　从整体布光来说，背景、轮廓光强，使画面有纵深感，背景照度均无明显交叉阴影，利于节目制作，中心照度均匀，符合演播室的标准。

　　为满足节目制作的效果和延长光源寿命，三基色冷光灯管全部采用进口灯管（寿命10000小时。该灯管三年内包换，灯体二年内保修。

　　建筑声学设计内容主要包括如下一些方面：

　　根据演播厅、录音室的使用功能，确定室内声学设计音质指标，使各室均有较好的声学环境，避免一些常见的声学缺陷；

　　对演播厅、录音室及其控制室提出相应的建筑声学处理方案，主要包括围护构造隔声性能指标的确定，以及提高围护构造隔声能力的措施，具体包括隔声墙体、隔声吊顶的结构做法要求等。上述声学用房室内混响时间的计算、所需设置吸声材料的数量、构造和配置方式等；

　　隔声和吸声处理

　　为了满足录音/摄像和安静地需要，环境噪声的控制也是建声设计中必须考虑的一项重要课题。环境噪声来源于周围的空调机房（应采取防震措施）、环境噪杂声、空调出风口的噪声（应采用消声器）、安全指示灯、灯光系统和扩声系统的噪声。为此，隔墙必须采用至少240mm厚的双层隔声砖墙分隔；此外，在后墙等表面还需采取适当的吸声措施。

　　建声设计与装潢艺术达到完整、和谐的统一

　　建声设计为了满足厅堂的声学特性要求，往往在各墙面的处理上与装潢的艺术效果要求会发生矛盾。这种矛盾只有在室内装潢与建声设计处在同一承包单位时，通过承包单位的内部协调可获得统一解决。

　　防火、防霉、防蛀和无毒考虑

　　建声材料必须是无毒、防火、防霉、防蛀的材料。必须使用的木板材料其表面应涂上防火涂料，以确保安全。