虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用

虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用 ISSN1009-3044 Oompu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术 Vo1.7,No.19,July2011. 虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用 杨健.蔡潮潮, (温州大学教师教育学院,浙江温州325027) E—mail:eduf@CCC,C.net.cn http://www.dnzs.net.cn Teh+86—551—56909635690964 摘要:虚拟演播室技术是计算机虚拟现实与传统演播室色键抠像技术相结合的一种新的电视节目制作技术.虚拟演播室是一种只 有演员和道具,不需要实际场景的演播室系统.它不仅为电视节目制作提供了高科技的制作手段和无限自由的创作空间,而且在丰 富节目制作方式,降低节目制作费用等方面也具有十分重要的意义 关键词:虚拟演播室:三维技术:色键技术 中圈分类号:TP37文献标识码:A文章编号:1009_3044(2011)19—4708—02 VirtualStudioTechnologyintheProductionofTelevisionPrograms YANGJian,CAIChao—chao (CoBegeofTeacherEducationWenzhouUnivercity,Wenzhou325027,China) Abstract:TheVirtualStudioSystemisonekindofnewTVprogramthatcombinestheVirtualRealityandthetraditionstudioChro- maKey.Thevirtualstudioissystemthathasnotactualscenebutactorandstageproperties.Itnotonlyprovidesproductionofhilghtech- nologyandcreatedspaceofinfinitefreedomforproducingTVprogram,butalsoreducesprogramcostetcinadorningwayofpracncal programthathasaveryimportantsignificance. Keywords:VirtualStudio;3Dtechnology;Colorkeytechnolog 虚拟演播室是计算机技术在电视节目制作领域的应用之一,它为电视节目制作提供了高科技的制作手段和无限自由的创作空 间丰富了电视栏目的包装方式.虚拟演播室系统能把在全蓝背景中的主持人与计算机生成的三维虚拟场景完全融合在一起,还可 以用建模软件控制合适的贴图,灯光,模型等参数,给场景中的物体贴画,加光影和润色,使其更具真实感. 1虚拟演播室基本工作原理 虚拟演播室技术是在传统色键技术与计算机图形处理技术相结合的基础上发展起来的,传统色键技术抠像时,前后景之间无 法保持正确的透视关系,看上去前景像漂浮在背景上一样,给人感觉很不真实.虚拟演播室由于采用了跟踪技术,计算机主机通过 分析摄像机的运动参数,包括位置,俯仰,平摇,推拉,变焦等,对虚拟场景的相应参数进行调整,保证前景后景之间保持正确的透视 关系,实时生成出与前景联动的跟踪信号,通过色键器对经过延时的前景信号进行抠像处理,然后与虚拟场景合成,人物与虚拟背 景能够同步变化,最终通过渲染控制计算机将电视画面输出播放.如图1所示. 2虚拟演播室制作技术环节综述 虚拟演播室制作大致分为演播室场景建模,蓝箱拍摄制作,后期效果合成三个阶 段. 2.1演播室场景建模 演播室建模前.设计师要根据前期的资料收集绘制出场景的平面图和立面图,通 过三维建模软件在计算机中绘制出场景模型.建模不仅要求模型的精确性高,而且要 有艺术性,要求创作者不但会合理使用资源,而且要对电视构图,镜头语言有比较深刻了解. 是美术素养. 2.2蓝箱拍摄制作 图1 建模的核心是构思,灵魂是创意,源泉 摄像机拍摄演员在蓝箱中表演(前景信号),计算机虚拟场景生成系统从跟踪系统中得到摄像机的运动信号并实时绘制出虚拟 的三维场景(背景信号),然后通过视频合成系统将二者进行抠像合成,最后输出演员与虚拟场景融合的视频效果. 2.3后期合成 在三维演播室系统中,将拍摄的录像和虚拟场景结合,最后导出视频.在导出影片时应注意导出格式的选择,选择PAL制导出, 这样才能保存影片能在电视台进行播放 3虚拟演播室制作关键技术分析 3.1几何建模技术 这里以《百晓讲新闻》虚拟场景的模型为例子,使用的软件是3DSMAX8.0.在场景建模前,首先应该将场景模型的单位设置成 收稿日期:2011-05—15 本栏目责任编辑.唐东 第7卷第19期(2011年7月)Compu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术 毫米,所建模型要以3dmax透视图的栅格面为参考地平面,这是为了保证模型的比例与实际场景(蓝箱)比例一致.其次,要选择可 编辑多边形(POLYGON)技术来建模,场景中所有的模型都必须是POLYGON模型,不允许有PATCH,NURBS等非POLYGON模型, 这样才能保证输出的3DS文件导人三维演播室系统时模型的点,线,面位置不会出错.最后,在POLYGON建模时应力求做到模型 的点面数量最小化.比如说,用一个圆柱体来作为地面,只能看到上表面和侧面,对于下表面是看不到的.所以对那些看不见的面, 就要适当的删除,这样可以减少多边形的数量,以便使软件程序在渲染的时候更加顺畅.对于距离摄像机比较远的模型,它本身的 纵深远远小于它和摄像机之间的距离,所以看上去会使立体感减弱,这部分的模型,可以用平面物体来代替.例如,制作一面挂有好 多装饰物的墙,墙上的画就可以用一个平面来代替,之后用材质赋予上去,使得看 上去有层次感.对于一些不规则模型,比如,模型 中的天花板,地板,地毯,柱子等,可以先利用布尔运算制作模型,然后转化为可编辑多边形.如图2所示. 3.2材质贴图和灯光技术 完成所有建模以后,需要对这些模型设置表面特性.即赋予 材质贴图,这样才能使模型看起来更加具有真实感.在进行材质 贴图的处理时应考虑到模型的材质与贴图要与现实生活中的对 象属性相一致的特点,具体体现在模型的颜色,透明度,反光度, 反光强度,自发光及粗糙程度等特性上,材质的最终效果是不同 属性贴图叠加所产生的效果.例如要调节柱子的金属感,那就需 要在反射贴图,高光贴图和颜色贴图通道中分别调节各自不同效 果.以实现三种贴图叠加的效果. 图2 在给模型打灯光的时候,应注意一下几方面,第一,要用光度学灯光或者VRay灯光,避免使用标准灯光,因为在烘焙时,光度学 灯光和VRay灯光能实现更加逼真的光影效果.第二,灵活运用体积光,在数字灯光的概念中,体积光是灯光的一项属性(灯光的大 气效果),无论是点光源,面光源还是聚光灯,只需对这一属性进行适当的设置,即可产生满意的体积光效果.第三,注意布光的先后 顺序,灯光之间会相互干扰,所以合理的的布光顺序可以大大提高工作的效率.首先用光度学中的目标点光源以阵列的形式布置 好,然后用目标面光源,突出主题,最后辅助打上一些目标点光源,给这些灯光加上阴影效果,增加场景模型的光影层次感. 3-3烘焙技术 贴图烘焙技术也叫RenderToTextures,简单地说就是一种把max光照信息渲染成贴图的方式,而后把这个烘焙后的贴图再贴 回到场景中去的技术.由于不需要CPU再去费时的计算灯光渲染的参数,所以大大提高了渲染的速度.在烘焙前,先把视图切换到 前视图,选中要烘焙的模型.在渲染到纹理的卷展览下设置参数时选择添加纹理元 素为CompleteMap,目标贴图位置都选择为漫射 色颜色,最后得到保留灯光效果的贴图.之所以要做烘焙这个过程,是因为在三维演播室系统软件中无法显示和辨认MAX自带的 灯光信息. 3.4蓝箱设计 蓝箱设计时应注意以下两个方面的问题:第一,要调整好蓝箱位置.演员的表演都在蓝箱中进行,但是由于实际场地的限制,蓝 箱的天花板可能较低或对于宽角度拍摄来说太窄,如果画面"穿帮",即现场摄像机摇到蓝色背景以外,可以在虚拟演播室软件中调 整蓝箱位置.保证所摄部分处于蓝箱范围之内.第二,应保证蓝箱内光照均匀,避免出现黑斑和白斑.主要应注意以下几个问题:① 合理调配灯光,使前景与虚拟背景的照明亮度及方向匹配.②影子问题,主持人及真实道具在蓝箱中投下的影子也要随主持人及道 具一起进入虚拟空间,为提取阴影,灯光的设置应使阴影处的蓝色电平与背景蓝幕布的蓝色电平有较大区别.影子的方向也要和虚 拟空间中的光源方向一致.⑧必须使用冷光源,因为蓝箱的主色调为蓝色.④墙角处也必须照亮,保证光照均匀. 3.5利用三维演播室系统后期合成 Top3DSet虚拟演播室系统是一个集实景拍摄,三维场景编辑和节目播出于一体的电视节制作系统.制作过程中应该注意以下 几点:首先,在系统的素材库中调用合适的场景模型,添加到四视图编辑区中,并将烘焙贴图赋予给场景模型.第二,在素材库中选 择大屏幕和特效物件,添加到时轨编辑窗体,适当的修改物件和动作的属性使之符合节目创意要求.最后保存为一个虚拟演播室节 目表,在完成初始化定位后,接通跟踪系统,然后通过时轨窗上的播出控制功能配合主持人进行灵活的播放操作,开始播放后就可 以进行节目录制了. 4结论 在计算机技术不断发展的今天,虚拟演播室系统也必会有更大的发展空间.虽然目