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。虛擬演播室的前身被稱為電子演播室布景（ESS）是有Eugene L提出的設(shè)想，那是在1978年。過了10年，到了1988年，在漢城奧運會，日本NHK將自己研發(fā)的“Sythe VisIon”運用到新聞演播室正式開啟了虛擬演播室序幕。當(dāng)時還是二維計算機圖形合成系統(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現(xiàn)三維制作，真真實現(xiàn)了實用的道路。經(jīng)過30多年的虛擬技術(shù)發(fā)展，從二維計算機圖形實時合成系統(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)越來越多應(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，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，探討實現(xiàn)完美畫面的實踐。
一. 影響虛擬演播室在節(jié)目制作中的問題要處理好幾個關(guān)鍵因素
1. 虛擬場景建模中要注意的問題
上海廣播電視臺融媒體中心專題節(jié)目的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)生很強的空間感和縱深感。
2.虛擬演播室燈光處理問題
（1）虛擬演播室現(xiàn)場燈光
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。因為藍箱反射光作用于陰影，通過計算機處理后，此陰影將會被色鍵器的藍消除電路消除，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，因為如果處理不當(dāng)，可能出現(xiàn)投影環(huán)境的邏輯錯誤，而出現(xiàn)實際光源與虛擬光源的不一致性。另外，主光源在藍箱上產(chǎn)生的次級投影也會影響計算機的圖像處理。其次虛擬演播室在主持人輪廓光處理上，為增強空間立體感的布光，必須注意逆光的合理使用。太強的逆光，使藍箱地面現(xiàn)得亮白而破壞藍箱色調(diào)的一致性，影響計算機摳藍效果；前景在藍箱地面上的次級投影也會影響計算機的圖像處理。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，從而加強縱深感，增強三維立體效果。另一方面虛擬演演播室必須加側(cè)光。因為虛擬系統(tǒng)中的色鍵器采用藍色消除電路，由藍箱反射光作用于主持人衣物邊緣上的藍色調(diào)將被藍色消除電路去除，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)生的折射光對藍箱的影響，藍箱上的高亮點會造成合成圖像的背景部分出現(xiàn)霧狀影像。
（2）虛擬背景建模中燈光參數(shù)與現(xiàn)場燈光的匹配
怎樣解決虛擬場景中燈光參數(shù)與現(xiàn)場燈光之間的完美結(jié)合，就必須首先要解決建模中虛擬燈光與現(xiàn)場燈光的關(guān)系問題。我們往往忽略了現(xiàn)場燈光與虛擬燈光還存在一個大致匹配的關(guān)系，以此關(guān)系使現(xiàn)場人物與虛擬環(huán)境的結(jié)合形成完美結(jié)合。虛擬演播室燈光調(diào)整方式，所有光色必須保證藍色空間基色以適應(yīng)色鍵器摳像的技術(shù)要求。虛擬演播室軟件系統(tǒng)有其自身的燈光參數(shù)，可根據(jù)需要進行調(diào)整。虛擬場景制作中，3D建模中材質(zhì)、燈光、陰影的建立，細(xì)致與逼真成正比，人物摳像光比控制好壞，直接決定了出現(xiàn)在視頻視覺形象完美，總之細(xì)節(jié)決定成敗。要創(chuàng)造出美好的視覺圖像，實現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)完美結(jié)合，上述問題的解決是必由之路。
3.燈光與視頻配合調(diào)整
傳統(tǒng)演播室的視頻調(diào)整，重點在于影調(diào)和色調(diào)的控制。在虛擬演播室同樣強調(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。
演播室
虛擬操作面板
虛擬演播室制作中完美畫面的實踐
原虛擬演播室的基本情況
上海廣播電視臺融媒體中心的虛擬演播室建立以來，是上海廣播電視臺體制改革建立融媒體中心后新建的虛擬演播室，此演播室主要承擔(dān)著融媒體中心專題節(jié)目的錄制工作。涉及的節(jié)目有《第四焦點》《七分之一》《案件聚焦》《師說天下》《庭審紀(jì)實》《法律與道德》等。
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。藍箱尺寸為12M×10M，背景藍采用的顏色為RO S CO5722，而虛擬演播室關(guān)鍵三個部分：攝像機運動參數(shù)的獲取和實時計算、實時色鍵計算、三維虛擬場景實時生成和輸出系統(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”完美實現(xiàn)。演播室設(shè)置了三機位，攝像機為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。
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箱與地面反光的影響，造成藍色的出現(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。為改善虛擬演播室節(jié)目質(zhì)量，項目總設(shè)計方中視電視技術(shù)開發(fā)有限公司與演播室燈光系統(tǒng)搭建方上海東仁照明電器工程有限公司專門對此進行了探討與研究，并針對原制作的各場景專題欄目進行了逐一分析，形成了一些共識。
從虛擬演播室燈光著手改善制作提高視覺的實踐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(藍箱中心點)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{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。
通過以上的調(diào)整，此虛擬演播室在市領(lǐng)導(dǎo)新年獻詞的錄像與相關(guān)節(jié)目的錄像的視覺畫面有了很大提高，并且燈光根據(jù)不同類型節(jié)目的調(diào)整也更便捷，達到了預(yù)期目標(biāo)。B&P