虛擬演播室技術(shù)發(fā)展至今大約經(jīng)過了30多年的歷史。其前身被稱為電子演播室布景（ESS），是由Eugene L在1978年提出的設(shè)想。過了10年，在漢城奧運(yùn)會，日本NHK將自己研發(fā)的“Sythe VisIon”運(yùn)用到新聞演播室正式開啟了虛擬演播室序幕。當(dāng)時所運(yùn)用的技術(shù)是二維計(jì)算機(jī)圖形合成系統(tǒng)。到了1993年，英國BBC利用合作開發(fā)了虛擬演播室系統(tǒng)制作電視新聞背景實(shí)現(xiàn)三維制作，真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)用的道路。經(jīng)過30多年的虛擬技術(shù)發(fā)展，從二維計(jì)算機(jī)圖形實(shí)時合成系統(tǒng)發(fā)展到可移動圖形識別系統(tǒng)的三維虛擬演播室系統(tǒng)，技術(shù)日趨完善，應(yīng)用日趨廣泛。但在虛擬技術(shù)廣泛應(yīng)用的同時，也遇到了很多問題。上海廣播電視臺是最早采用虛擬技術(shù)制作電視節(jié)目的國內(nèi)廣播電視臺之一，在虛擬技術(shù)應(yīng)用方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，此文主要就虛擬演播室制作中各個環(huán)節(jié)要注意的問題，結(jié)合上海電視臺虛擬演播室實(shí)際情況，探討實(shí)現(xiàn)完美畫面的實(shí)踐。
一. 影響虛擬演播室畫面的因素
1．虛擬場景建模
虛擬場景制作大多采用貼圖和建模相結(jié)合，有些時效類比較強(qiáng)欄目加開框疊視頻方式。在建模或貼圖中，尤其應(yīng)注意圓形物體和文字物體的處理，它們會占用大量的多邊形，盡量用渲染后的貝占圖代替它們。其次地面的處理，應(yīng)注意某些細(xì)節(jié)在電腦中的場景轉(zhuǎn)換成視頻信號后，許多細(xì)節(jié)部分都無法顯示出來。比如，上海每年市領(lǐng)導(dǎo)新年獻(xiàn)詞錄制虛擬場景中的地毯處理，就出現(xiàn)這樣的問題。場景中要合理地設(shè)置一些遮擋物，它可以產(chǎn)生很強(qiáng)的空間感和縱深感。
2．視頻技術(shù)參數(shù)
傳統(tǒng)演播室的視頻調(diào)整，重點(diǎn)在于影調(diào)和色調(diào)的控制。在虛擬演播室同樣強(qiáng)調(diào)此控制，但只是調(diào)整的程度控制有差異。在影調(diào)控制方面，白平衡控制，應(yīng)注意避免藍(lán)箱反射光對白平衡的影響。白平衡調(diào)整得不好，會造成掩膜信號電平變低和前景物體顏色失真。在黑平衡控制方面，調(diào)整黑電平參數(shù)，以調(diào)節(jié)暗部的細(xì)節(jié)、層次。
3．燈光布光
虛擬演播室首先盡量避免產(chǎn)生主持人身上的初級投影的布光方式。因?yàn)樗{(lán)箱反射光作用于陰影，通過計(jì)算機(jī)處理后，此陰影將會被色鍵器的藍(lán)消除電路消除，從而影響輸出的前景（主持人）的圖像質(zhì)量。虛擬演播室應(yīng)處理好主光和逆光的光比，因?yàn)槿绻幚聿划?dāng)，可能出現(xiàn)投影環(huán)境的邏輯錯誤，而出現(xiàn)實(shí)際光源與虛擬光源的不一致性。另外，主光源在藍(lán)箱上產(chǎn)生的次級投影也會影響計(jì)算機(jī)的圖像處理。
其次虛擬演播室在主持人輪廓光處理上，為增強(qiáng)空間立體感的布光，必須注意逆光的合理使用。太強(qiáng)的逆光，使藍(lán)箱地面現(xiàn)得亮白而破壞藍(lán)箱色調(diào)的一致性，影響計(jì)算機(jī)摳藍(lán)效果；前景在藍(lán)箱地面上的次級投影也會影響計(jì)算機(jī)的圖像處理。而不用逆光或逆光太弱，則前景（主持人）象貼在電子背景上，很死板。因此，逆光的合理使用能很好地體現(xiàn)人與場景的關(guān)系，從而加強(qiáng)縱深感，增強(qiáng)三維立體效果。
另一方面虛擬演演播室必須加側(cè)光。因?yàn)樘摂M系統(tǒng)中的色鍵器采用藍(lán)色消除電路，由藍(lán)箱反射光作用于主持人衣物邊緣上的藍(lán)色調(diào)將被藍(lán)色消除電路去除，出來的主持人邊緣變黑。因此必須加側(cè)光以消除主持人衣物邊緣上的藍(lán)色成分。在折散光方面：盡量避免主持人服飾的反射光、透明類道具所產(chǎn)生的折射光對藍(lán)箱的影響，藍(lán)箱上的高亮點(diǎn)會造成合成圖像的背景部分出現(xiàn)霧狀影像。
二. 實(shí)例解析：上海廣播電視臺S5虛擬演播室
1. 原虛擬演播室的基本情況
上海廣播電視臺電視新聞中心的虛擬演播室承建于2005年，是上海廣播電視臺體制改革建立電視新聞中心后新建的虛擬演播室，此演播室主要承擔(dān)著電視新聞中心專題節(jié)目的錄制工作。
此演播室是一個不十分規(guī)則，面積約200平米、層高6米演播室。藍(lán)箱尺寸為12M X 10M，背景藍(lán)采用的顏色為ROSCO5722，而虛擬演播室關(guān)鍵三個部分：攝像機(jī)運(yùn)動參數(shù)的獲取和實(shí)時計(jì)算、實(shí)時色鍵計(jì)算、三維虛擬場景實(shí)時生成和輸出系統(tǒng)，采用的是ULTIMATTE以色列系統(tǒng)，跟蹤系統(tǒng)采用了圖形識別與紅外傳感器結(jié)合的跟蹤系統(tǒng)，以保證“同步”完美實(shí)現(xiàn)。演播室設(shè)置了三機(jī)位，攝像機(jī)為IKEGAMI,HK-388PW兩臺、HK-399PW一臺。圖形工作站采用Linux操作系統(tǒng)。虛擬場景制作主要由三維動畫軟件建立，由于軟件版本較早，3D建模中比較麻煩耗時，建模中的材質(zhì)、燈光、陰影的建立受到限制。演播室燈光系統(tǒng)，燈光吊掛系統(tǒng)采用鋼結(jié)構(gòu)葡萄架和平衡鉸鏈桿方式，調(diào)光系統(tǒng)采用48路調(diào)光立柜及48路調(diào)光臺各一臺；燈具采用三基色可調(diào)光冷光燈28臺，聚光燈12臺，成像燈4臺。人物摳像光比控制，支持4盞以上光源，
演播室 虛擬操作面板
2. 原虛擬演播室在節(jié)目制作中存在的問題
初建成的虛擬演播室從專題節(jié)目的生產(chǎn)而言，基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，解決了在虛擬演播室中常見的基本問題。比如虛擬場景設(shè)置與主持人走位的虛擬的真實(shí)性；保證聲畫同步虛擬延時問題等等。但同時制作的節(jié)目還是存在諸多問題。除去虛擬場景制作問題外，整個節(jié)目的中虛擬場景與人物的關(guān)系總存在“浮”的感覺，合成的畫面虛；其次，在虛擬燈光方面，主持人的燈光與虛擬場景存在的問題比較多，這其中涉及到的虛擬基礎(chǔ)光的控制問題，基礎(chǔ)光和效果光控制問題，摳像人物膚色由于藍(lán)箱與地面反光的影響，造成藍(lán)色的出現(xiàn)，由于某些燈位布光之間的沖突造成道具缺省現(xiàn)象等等，造成制作的節(jié)目質(zhì)量打折扣。
3. 改造演播室方案及效果
為改善虛擬演播室節(jié)目質(zhì)量，上海廣播電視臺電視視覺形象委員會專門對此進(jìn)行了探討與研究，并針對原制作的各場景專題欄目進(jìn)行了逐一分析，形成了一些共識。針對原演播室的缺點(diǎn)于2011年12月進(jìn)行了改建。
改建考慮到虛擬演播室現(xiàn)場燈光分前景燈光與后景燈光的區(qū)別，此虛擬演播室燈光設(shè)計(jì)采用二部分不同的設(shè)置。前景燈光采用在此演播室中心點(diǎn)（藍(lán)箱中心點(diǎn)）上方，設(shè)置直徑3M X 1M可上下移動的泛光燈箱，泛光燈箱中采用三基色（6X55W）可調(diào)光燈具12臺，主要解決前景燈光中摳像部分基本照度問題，前景燈光基本照度控制在600LUX±1000LUX；摳像部分的特殊效果燈光采用設(shè)置直徑6M可上下移動TRUSS（250MM X 250MM）架，TRUSS架上設(shè)置LED（L-SERIESD）燈具6臺，美國等離子成像燈（SEACHANGER NEMO）燈具6臺，后景及輔助燈光采用滑軌小型車加伸縮鉸鏈桿17臺，燈具采用三基色柔光燈（6X55W）6臺，解決虛擬識別系統(tǒng)燈光及輔助燈光應(yīng)用。整個藍(lán)箱基本照度控制在800LUX±1200LUX；燈具色溫采用高色溫5300K，考慮到高色溫?zé)艟邔λ{(lán)色色響應(yīng)及更具穿透力，以此改變傳統(tǒng)設(shè)置，建模燈光參數(shù)設(shè)置于現(xiàn)場燈光大致一致。通過圓形泛光燈箱的運(yùn)用使得演播室基礎(chǔ)光均勻程度得到了極大的加強(qiáng)，虛擬摳像畫面更加透亮，更具層次感。通過此次改造，演播室無論從外觀造型上還是畫面效果都得到了提高。
總結(jié)S5演播室燈光工程的成功改造，不難發(fā)現(xiàn)若要使得畫面提升，虛擬演播室燈光需做到以下要求：1，藍(lán)箱的布光要均勻，為人物摳像產(chǎn)生好輪廓打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 2，若采用圖形設(shè)別系統(tǒng)，虛擬網(wǎng)格的燈光明暗要分明，滿足定位基本要求 3。處理好人物、道具中明暗對比強(qiáng)烈對摳像帶來的困難，4，解決藍(lán)箱燈光從地面反射后對人物、道具的影響。
三. 結(jié)束語
虛擬演播室中影響畫面效果的因素有很多，本文從燈光著手，淺析了提升畫面質(zhì)量的一些經(jīng)驗(yàn)，相信通過結(jié)合視頻，定位等技術(shù)的完美應(yīng)用，虛擬演播室畫面會更逼真，視覺效果會更震撼。B&P