虚拟演播室技术的发展及关键技术的探讨

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1、.虚拟演播室技术的发展及关键技术的探讨前言：当今，随着科学技术的不断发展，广播电视正在成为一种广泛的传播媒体和娱乐工具。广大电视观众对电视艺术效果的要求也越来越高，这就要求电视节目的制作手段也要越来越丰富。“色键”技术在电视节目制作领域的应用已经有很多年了，它的出现不仅丰富了电视节目的制作手段，而且实现了一些在此之前所不能实现的效果，例如：在电视剧《西游记》的拍摄过程中就曾经大量使用了色键技术，在当时给人有一种耳目一新的感觉，但是现在看起来就显得有些虚假，这主要因为传统的色键技术在实际使用过程中有其自身的局限性，例如：当拍摄色键前景画面（如主持人）的摄象机进行俯

2、、仰、摇、移等操作时，色键的背景画面不随着前景画面作相应的变化，结果在观看最终合成画面时，前景和背景融合性差，就会给人一种主持人在背景上漂浮的感觉，缺乏真实感。为解决上述问题，日本广播公司（NHK）曾经开发了一套图像合成系统，它的基本原理是：用摄象机拍摄前景图像，并通过帧延时（因为背景的生成有延时）后，再用色键技术与经过数字处理的高清晰度背景图像合成，而背景图像的生成是受装在摄象机上的传感器所检测到的参数控制的。这样当摄象机进行变焦、俯仰、摇移等操作时，背景图像也会作相应的改变。通过这种色键合成技术产生的合成图像，就比传统色键产生的图像要生动、真实得多，我想这也

3、许就是现在被炒得火热的“虚拟演播室”的雏形吧。随着当今计算机技术突飞猛进的发展，近年来发展起来的“虚拟现实技术”广泛应用于军事对抗训练、飞行模拟训练及娱乐业，而“虚拟现实技术”在电视节目制作领域的应用还是近几年的事。现今的节目制作技术已经不再满足于简单的二维色键技术，从而开发出了三维“虚拟演播室”系统，“虚拟演播室”系统的商品化进一步丰富了电视节目制作手段，同时也实现了更高的艺术创作效果。“虚拟演播室”的基本工作原理：用拍摄前景画面的摄象机的各种参数控制一台超级图形计算机生成虚拟背景，再通过Z轴深度键和色键技术将前景与3D背景进行色键合成。简单原理如图(一)。着

4、色处理超级计算机摄象机跟踪器视频延时前景键控器背景键信号合成画面图一虚拟演播室简单原理....下面就这一当今热门技术——“虚拟演播室”的有关方面做些简单的探讨，也许会对想要了解这一技术的人有所帮助。主要分以下几方面：1．摄象机跟踪系统2．3D背景生成3．Z轴深度键4．3DK虚拟演播室系统5．虚拟演播室现状一．摄象机跟踪系统（定位测量系统）：“虚拟演播室”中的一项关键技术就是如何判断摄象机、主持人、计算机合成场景之间的相对位置关系，现在有许多摄象机定位系统可以应用于“虚拟演播室”系统，选择哪一种简单易用且价格合理的定位系统在“虚拟演播室”系统中是非常重要的。应用在

5、“虚拟演播室”中的传感器都要用到三维空间传感器，并且这个传感器要能够实时地测出摄象机在六个方向上相对于某个物体的位置参数，其中包括X、Y、Z坐标的位置，以及围绕X、Y、Z轴旋转的参数（即摄象机的俯仰、左右摇、上下移动、前后移动、左右移动、Z轴旋转），同时还有镜头的变焦、聚焦、光圈共九个参数（现在一般可以做到七个参数）。对三维空间传感器的性能要求主要有：1．摄象机的定位精度2．传感器的分辨率3．位置修改速率4．延时定位精度是指该传感器所测出的摄象机的位置与实际位置的差异，而分辨率则指该传感器所能检测出的最小位置变化，这二者的概念不能混淆。位置修改速率是指该传感器在

6、一秒钟内所能完成的测量次数。延时则包括两个方面：第一是指摄象机的动作与该传感器测出该动作的时间间隔。第二是指通过计算出来的数据来生成虚拟场景的时间差，这些延时将影响前景与虚拟场景的配合，另外如果延时太大还要考虑音、画同步问题，以决定在系统中是否采用音频延时。就目前在“虚拟演播室”系统中较为流行的跟踪技术，主要有两种方式：1．图形识别方式2．机械传感器方式所谓跟踪技术，就是指如何获取实际摄象机在演播室中的位置参数和动作参数。图形识别方式需要一个画有特殊网格的兰色背景幕布，将摄象机所拍摄的画面送到被称为DVP（数字视频处理器）的设备中进行处理，通过对所拍摄画面中网格

7、的旋转和透视关系的计算，得出有关摄象机的动作参数，这些参数将用于控制虚拟背景的生成。机械传感器方式较为简单，它通过安装在摄象机云台及镜头上的传感器获取摄象机的动作参数。....图形识别技术的简单原理所谓“图形识别技术”实际就是一种“运动估测算法”（amotionestimationalgorithm）。这种算法可以对运动的画面进行精确的计算，以得到摄象机的运动参数，从而不需要机械传感器。这种算法与一个键控单元和一个兰色背景一起使用。这个兰色背景不象常规键控技术中使用的那种兰色背景，它必须包含足以判断摄象机如何运动的信息，而键信号只是表明前景（如：主持人）信号在背

8、景中的相应位置，所以在做