虚拟演播室系统
永嘉电视台虚拟演播室系统
系统硬件平台采用的是基于工作 站 虚拟场景， 大大提升节目制作效率。
（ 具 备任ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三维 电视墙功能 ２）
３Ｍ Ｘ Ｄ Ａ 等三维 建模软件。 使虚拟演播室 （ 任 意的三维遮挡控 制 ８）
系统突破三维遮挡的 “ 的限制， 层” 户可以任意指定虚拟场景中的任意三维
系统支持多个大屏幕电视墙开窗可 系统资源随着制作节目增加不断的增值。
为了丰富本台自办节 目的内容， 我们
一
对～的独立通道化的设计结构方 的操作习惯。 （ ２）具备每 个机位独 立预 监
一
新开设了 很多栏 目 当 ， 然也需要更多的演 式具备高度 安全性的系统架构 （ 见图１ 。 ）
播室场景来配合各个节 目 主持人出镜。 按 这种设计结构方式， 即一台摄像机对应 传 统演播室的工作流程 ， 需要在演播室 要有一定的施工周期， 可能会影响节目的
现在虚拟演播室系统 已经被越来越多的
应用于 电视台等制作机构的各类栏 目的 制作和创作中。 我台这 次演播室重新装
修， 采用Ｎ Ｓ Ｔ Ａ Ａ 虚拟演 播室 系统来制作
节目。
１虚拟 演播室 系统 架构
系统采用一对一 的独立通道化 的设
计 结构， 本次设计采用双机位两通道方 式， 即两个带传感器的摄像机位， 在系统
软件的控制下， 由两个硬件色键器各 自完
成相应扣像和背景的合成输出。
Ｗ Ｗｎ． Ｉ０ ３ Ｉ Ａ Ｉ Ｅ ＥＩＩＮＩＦ Ｒ Ａ ＩＮⅣ１艘 粗Ｉ２９ Ｗ ．ｉｎＩ １年 月ＩＲ ＤＯ＆Ｔ ＬＶＳＯ Ｏ Ｍ Ｔ ｃ １ ２ Ｎ Ｏ 广 懵 Ｉ 翻 １
＿内术 用 技 应 — 台
ＣＣＢＮ皇
一台 投木应用 ． Ｉ台Ｆ技术应用 ／ ． Ｊ ． ／
大娱号虚拟演播室系统方案书
大娱号虚拟演播室系统方案书一、引言虚拟演播室是指利用虚拟现实技术，将现实世界中的演播室场景用数字化的形式呈现出来，并在虚拟环境中完成各类直播、录播等娱乐活动的系统。
大娱号作为一家大型娱乐公司，为了提升自身的直播录播能力和用户体验，决定引入虚拟演播室系统，并在此基础上开展一系列的直播活动。
本文将详细介绍大娱号虚拟演播室系统的方案。
二、系统概述大娱号虚拟演播室系统将通过虚拟现实技术，搭建一个完整的演播室场景，呈现给主播和观众。
系统主要包括以下模块：1. 虚拟场景模块该模块负责搭建虚拟演播室的场景，包括舞台、道具、灯光等元素。
通过虚拟现实技术，用户可以在虚拟场景中进行互动，并实现实时渲染和交互效果。
2. 视频录制模块该模块负责实时录制主播在虚拟演播室中的活动，并进行视频编码和存储。
录制的视频可以支持多种格式，以便后续的回放和编辑。
3. 直播推流模块该模块负责将虚拟演播室中的活动实时推流到直播平台，以供观众观看。
推流过程中需要考虑网络带宽限制和延迟控制，以保证观众的流畅观看体验。
4. 观众互动模块该模块提供观众与主播的互动功能，包括实时聊天、送礼物等。
观众可以通过系统提供的接口，与主播互动并表达自己的喜好。
三、系统设计1. 虚拟演播室场景设计在虚拟演播室中，我们将设计一个逼真的舞台场景，包括舞台、灯光、音效等元素，以及主播和观众的虚拟形象。
舞台将支持多种布景，以适应不同的直播内容。
此外，系统还将支持自定义道具的添加和编辑，以满足主播的个性需求。
2. 视频录制与编码在虚拟演播室中，主播的活动将被实时录制，并进行编码和存储。
我们将采用高效的视频编码算法，以保证视频的质量和压缩效率。
录制的视频将保存在服务器上，以便后续的回放和编辑。
3. 直播推流与延迟控制为了保证观众的流畅观看体验，我们将采用合适的流媒体传输协议，以最小化推流的延迟。
同时，我们还将使用带宽自适应算法，根据观众的网络环境自动调整推流的码率和分辨率，以保证观众在不同网络条件下都能够流畅观看。
虚拟演播室系统
虚拟演播室系统虚拟演播室系统（The Virtual Studio System，简称VSS)是近年来随着计算机技术飞速发展和色键技术不断改进而出现的一种新的电视节目制作系统。
其原理是将摄像机拍摄的前景图像通过色键技术融入随摄像机镜头变化的虚拟场景中，以扩展电视节目制作的空间。
一、虚拟演播室系统构成典型的虚拟演播室系统是由摄像设备、摄像机位置参数分析和控制、图形计算机、背景材料库和图像合成等设备组成。
虚拟演播室节目制作系统构成的简单框图下图所示。
虚拟演播室节目制作系统构成在蓝背景中的主持人由前景摄像机（真实摄像机）拍摄，而上图所示的背景图像记录及生成系统称为虚拟摄像机。
真实的和虚拟的摄像机始终是锁定的。
因此，需要确定真实摄像机的位置参数，包括摄像机在演播室中的空间位置，摄像机的运动参数（倾斜、转动、翻转），摄像机镜头设置参数（变焦、聚焦、光圈）。
所有这些数据都被送入计算机中进行分析，实时生成与前景图像保持正确透视关系的背景图像。
然后，前景图像（包括主持人和真实场景、道具）与计算机生成的背景图像通过色键控制器进行合成。
输出的图像可以直接播出或存储。
二、虚拟演播室关键技术虚拟演播室技术包括摄像机跟踪技术、计算机虚拟场景设计和蓝背景技术、灯光技术和色键技术等。
1.摄像机跟踪技术摄像机跟踪技术是虚拟演播室中一项关键技术，它可以获取摄像机在演播室中的实际位置参数和动作参数，从而判断摄像机、主持人、计算机虚拟场景之间的相对位置关系，帮助系统实现真实摄像机与虚拟摄像机的锁定。
目前，摄像机跟踪技术主要有图形识别和机械传感两种方式。
(1)图形识别法图形识别实际上是一种"运动估测算法"，它可以对运动画面进行精确的计算，获得摄像机的各项运动参数。
实际应用一般采用有浅蓝色网格图案的深蓝色背景板，拍摄时，系统会对网格进行定位追踪，通过对每一幅画面中许多像素点亮度信号进行计算，可以得出画面的移动和比例的变化，用这个测量值和运动参数建立一个关于像素子集的联立方程。
虚拟演播室系统应用发展
浅论虚拟演播室系统的应用与发展摘要：在多媒体教学手段得到比较充分运用之后，伴随着计算机模拟技术的不断成熟，一种新型的教学媒体逐渐登上教学舞台，并引发了又一次多媒体教学手段的革新风暴，这就是虚拟演播室系统。
虚拟演播室（virtual studio）技术，简称vs，又称虚拟布景技术，1994年首次在国际广播电视会议上展示，经过多年的发展完善，以其彻底超越实物空间拘束的独特性质，给教育技术工作者提供了一个空间无限、手法无穷、变幻无尽的制作空间。
利用虚拟演播室技术，传统的教学内容插上了想象的翅膀，推动了教学方法手段的不断创新发展。
关键词：虚拟现实；虚拟演播室系统；网络；远程教育进入新世纪，部队院校已经能够紧跟教育技术发展的新潮流，利用网络技术和远程教育技术的新平台，通过多种渠道发布教育信息、宣传校园文化、展示院校形象。
在虚拟演播室技术应用方兴未艾的背景下，部分军队院校也已经投入了人力物力开展了系统建设，虚拟演播室技术也开始逐步运用到教育技术制作中，但是，由于这一技术发展时间短、技术标准高，而院校中了解虚拟演播室技术的专业人才又十分紧缺，导致虚拟演播室技术存在重视不够、推广不足、应用不深的现象，没有充分发挥虚拟演播室的教学支撑功能。
因此，必须进一步提高认识，充分认识虚拟演播室技术在军事院校教学中的重要作用，进一步提升军事院校教学手段的不断创新，提高教学效益。
一、虚拟演播室是军事院校教育技术发展的增效器虚拟演播室系统的运用，可以突破传统电化教育的局限性。
虚拟演播室的一个重要优点就是空间的虚拟性和模拟手段的多样性，能够从根本上改变传统电化教育中依托演播室录制课程的空间和技术局限，改变传统演播室建设成本高、课程互动少、教学模式单一等现实问题。
对院校而言，只要是在多媒体教室里可以开展的课程，如课堂教学、学术讲座、实验操作等，都可以采用虚拟演播室技术。
一方面可以大大减少布设实景的人力物力投入，另一方面，借助于虚拟演播室系统丰富的素材库，可以使枯燥简单的课程更加形象生动，更加易于被学员接受。
虚拟演播室建设虚拟演播室系统方案
虚拟演播室建设虚拟演播室系统方案虚拟演播室系统是近年来随着计算机技术的飞速发展和色键技术不断改进而出现的一种新的电视节目制作系统。
在虚拟演播室系统中，摄像机的工作状态信息传送给图像工作站，计算机依次得到前景物体于摄像机之间的距离和相对位置，从而计算出虚拟场景最适宜的大小、位置，并按要求生成虚拟场景。
现场视频按照色键原理，将主持人或演员置身于蓝色背景幕布前表演，然后利用色键功能将主持人从蓝色背景中分离出来，实时地与计算机产生的三维模型完美无缺地集成在一起，构成一个现实中不存在的，但是在电视画面上却又起到演播室作用的那种假想的新的环境和气氛，最终得到把将实拍的人物与虚拟景物无缝地融合起来的画面。
虚拟演播室系统在新闻、访谈、对话、天气预报、少儿节目等演员不太多的栏目，可节省搭建实际场景的所有费用，且多个栏目共用一个演播室，缩短周期，还能实现小演播室无法实现的功能，提高创意，能够根据电视台节目录制的实际要求进行开发，实现电视台实际工作的高度结合，切实提高工作效率。
系统采用先进的技术，整个系统的硬件与软件都能够长期稳定运行。
适应电视台录制节目的广播级要求。
系统安全、可靠、稳定运行，才能实现系统的价值。
虚拟演播室系统分析及应用
计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
虚 拟演 播室 系统分 析及应 用
韩 波
（ 绍兴 日报社
浙江 绍兴 ３ ２ ０ ） １ ０ ０
【 要】 摘 虚拟演播 室是 由传统的 色键技 术发展 而来 。它可以把 现场视 频与计 算机影像 实时地无缝地合成在一起 ， 它不仅为 视频节 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 目包装 方式、 降低 节 目制作 费用等方面也显示 出 其 巨大的优 势。文章分析 了虚拟演播 室系统的原理 、 术途径 以及 实际应用 。 技
在观 多样 的 演 播 室
布景 ， 作 人 员 必 须 精 心 设 计 和 搭 建 表 演 区 和 场 景 ， 要 耗 费 制 需
算机 制 作 的 虚 拟 三 维 场景 与 电视 摄 像 机 现 场 拍 摄 的 人物 活 动
图像 进 行 数 字 化 的 实 时 合 成 ，使 人物 与 虚 拟 背 景 能够 同 步 变
真 实 摄 像 机 相 一 致 的 模 拟 效 果 。这 就 是 三 维 图 形 学 、人 工 智
速 变 化 ，这 使 得 丰 富 多 彩 的演 播 室 场 景 设 计 可 以 用 非 常 经 济
ａ ｌ ｚ ｓｔ ｅ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆｖ ｒｕａ ｔ ｄ ｏ ｓ ｔ ｍ ，ｍ ｅ ｈｏ ｎ ｐｒ ｃ ｉ ａ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ． ｎａｙ ｅ ｈ ｒｎｃ ｐ ｅ ｏ ｔ ｌ ｓ ｉ ｙｓｅ ｉ ｕ ｔ ｄｓａ ｄ ａ ｔｃ ａ ｌｃ ｔｏ ｌ
Ｋ ｅ ｏ ｄ ｖｒｕ ｌＴｈｅ Ｖｉｔ ｌＳｔ ｄ ｏ Ｓ ｓｅ ；ｈ ｅ —ｄｍ ｅ ｉｎａ ｃ ｎｅ； ｈ ｏｍａ ｋｅ ｔｃ ｎｏ ｏ ； ｌ ｅ ｂｏ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｉｔ ａ ； ｒｕａ ｕ ｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｒ ｅ ｉ ｍ ｏ ｌｓｅ ｃｒ ｙ ｅ ｈ ｌ ｇ ｂ ｕ ｘ ｙ
虚拟演播室系统
１ ．引 言
（）同步跟踪技术 ２ 通 过 同步跟踪 技术 ，演 员或主 持人在 虚拟 背景 中活动 时 ，跟 踪传 感器会 将演 员位 置坐标 实 时传送进 入计算 机 系
统 ， 过 计 算 机 系 统 的 处 理 ， 虚 拟 背 景 按 照 演 员 的 实 际 坐 经 将 标 状态进行 相应调整 ，从而实现演 员从虚拟背 景中走进 、 走
跳线板等 等。 演播室信 号处理流程 如下 ： 摄像机拾 取的包含蓝色 背景
作 者简 介 ：张 子 良 ， 河 南洛 阳人 ， 士 ， 息 系统监 理 师 、 男， 学 信 高级程 序 员 ， 究 方 向 ：计 算机 。 研
一
７３ ～
景物 ， 如旋 转 的地 球 ， 动 的图片 ， 运 以及 智 能粒子系 统 ， 飞 如 舞 的树 叶， 飘落 的雨丝等 。
（） 视 频 合 成 及 延 时 技 术 ４音
（） ２ 制作 周期快 ， 利用 率高 。 由于场 景 的制作 、 改 、 修 保 存等 都在计算 机上进 行 ， 制作 和更换 虚拟 背景 简单而 快捷 ， 从而 节省 了大 量 的人 力 、 力 、 物 财力 ， 且缩 短 了节 目制 作 而
出、 穿越 虚拟道具 等特殊效 果。 传统 的色键 ， 而 由于 未配备 同 步 跟踪技术 ， 仅仅 是将虚 拟背 景和演 员“ 合 ” 粘 在一起 ， 一旦 演 员在表 演 时空 间距 离上 有所变 化 ，虚 拟背 景无 法完成 同 步 ， 而造 成所谓 的“ 从 穿帮 ” 效应 。 （） ３ 三维建模 及虚拟场 景技术
周 期 ， 大 提 高演 播 室 的利 用 率 。 大
由计 算机 生成 的虚拟 背景经 过 与实景摄 像机 采集 到 的
虚拟演播室系统组成
虚拟演播室系统组成虚拟演播室系统可分为3个部分：跟踪计算、虚拟场景生成及视频合成。
（1）跟踪计算摄像机在拍摄过程中有平移X、纵移Y、高度移Z、水平角、俯仰角、镜头变焦ZOOM，聚焦FOCUS等变化，这些参数的改变会引起所摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，计算机必须根据这些参数不断调整三维视图。
而摄像机跟踪部分的作用正是收取摄像机的位置信息和运动数据，实时地跟踪真实摄像机，以保证前景与计算机背景“联动”。
由于这种“联动”是以高速计算机运算的结果，而这种运算永远需要一个运算时间，所以这种“联动”是有时间差的。
只是设计者保证限制这种时间差在一个人眼不易察觉的范围内，因此要求前景摄像机只能在一个有限的速率内改变位置参数。
目前虚拟演播室的摄像机跟踪系统主要有摄像机参数图形识别（Pattern Recognition）和以传感器为基础的跟踪系统（Sensor-based Camera Tracking System）两种方式。
同时这也是虚拟演播室两大类别的主要区别之处。
(1) 摄像机参数图形识别跟踪系统图形识别（Pattern Recognition）跟踪系统又称网络跟踪系统，作为一项图像处理的基本识别技术，利用已知特殊图形定位摄像机参数已有十多年的发展历史。
摄像机参数图形识别跟踪系统的基本原理是需要一个画有特殊网格的蓝色背景幕布（见图8.16），它将摄像机所拍摄的画面送到数字视频处理器（DVP）中进行处理，通过对该画面中网格各具的不同特征和透视关系进行计算，得出有关摄像机的运动参数。
在虚拟演播室发展的初期这项技术应用于虚拟演播室中的摄像参数定位，具有先进的一面，它省去了传感器跟踪系统所必然带来的对云台的改装，并可使一套识别跟踪系统与多个摄像机相连，但它的先天不足也使其在应用上遇到了许多问题。
首先，由于一套识别跟踪系统只能同时跟踪并处理一个方位信号，因而在原理上图形识别跟踪系统就只能为场景生成系统提供一个机位的参数，从而使场景生成系统只能生成一个主输出画面。
虚拟演播室系统
色键
抠象
遮 挡
１ 概 述
虚 拟 演 播 室 系 统 （ ｒｕｌＳｕ ｉ ｙｔｍ， 称 Ｖｉ ａ ｔｄｏＳ ｓ ｔ ｅ 简
（） ２ 图像 识 别 方 式 ：９ ５年 以 色 列 ＯＲ １９ ＡＤ 公 司 研 制 出第 一 套 允 许 摄 像 机 自 由移 动 的 图 像 识 别 系 统 。它 精 心 选 择 了供 识 别 用 的 图 形 ： 蓝 幕 墙 上 的 不 均 匀 白 深 色 网 格 ， 将 蓝 幕 前 后 向倾 斜 悬 挂 ， 用 高 速 处 理 器 ， 并 使 实 现 了可 移 动 摄 像 机 的 图形 识 别 跟 踪 。
２ ４ 切 换 ．
一
我 国 的 电视 事 业 随着 改 革 开 放 的 深入 和 国 民经 济 的 发 展 以及 人 民 文 化 生 活 日益 高涨 的需 求 而 面 临 突 飞 猛 进 的 发 展 ， 们 的欣 赏 品位 越 来 越 高 ， 人 电视 节 目的制 作 难 度 也 越 来 越 大 。 为 了 满 足 国际 交 流 和广 大 电视 观 众 的需 要 ， 用 先 进 技 术 制 作 出令 人 耳 目一 新 的 电 视 采
２ 虚 拟 演 播 室 系 统 的 关 键 技 术
２ １ 摄 像 机 的跟 踪 和 定 位 ．
对 摄 像 机 参 数 进 行 跟 踪 和 定 位 主 要 有 传 感 器 法 和
图像 识 别 法 。
程度 、 所用算法和多边形 的尺寸 、 大小 、 边数 、 复杂程 度
等 众 多 因素 有 关 。现 在 的 虚 拟 演 播 室 系统 的处 理 能力 大 多 在 ５０ —０ ０ ０ ０５ ０ ０个 多 边 形 ， 体 跟 硬 件 配 置 和 布 景 具 软件有关 。
虚拟演播实验室系统,设备清单
2-12
专业摄像机包
专业摄像机包
专业摄像机包，用于放置上述4K电影摄像机。
1
2-13
镜头转接环
镜头转接环
佳能转4K摄像机使用转接环
1
2-14
外拍面光灯套装
外拍面光灯套装
3200K-5600K可调色温面光灯2只，专用支架2只，电池2块，充电器1套，携带包一只。
1
2-15
摄影棚灯光套装
摄影棚灯光套装
专业闪光灯3只，专用支架3支，柔光箱3套，触发器1套，专用包1个
6
2-9
摄像机电池充电器
专业摄像机电池充电器
双路2A锂离子电池充电器带1路适配功能，带V-Lock扣板充电功能，满足上述电池充电使用。
2
2-10
4K专业存储卡
4K专业存储卡
4K专业存储卡。容量为128G,品牌：与摄像机同品牌
产地：日本制造
净重:48克（带盒）
1
2-11
19MM套件
19MM套件
遮光斗，跟焦器，镜头托架
5、≥24路GPI输入，≥12路GPO输出的GPI端口，≥2通道RS422和RS232控制接口[支持VTR 、EDITER等控制和一个用于PC控制的以太网端口。
6、支持TALLY功能，动态原名跟随等的通讯协议。
7、机箱主备冗余电源。
8、具有快捷设置功能，具有便捷的宏指派，操作直观，适用于直播需要。
9、可通过PC或者其他终端对设备参数进行设置和更改。
1296颗专用高亮度LED组成尺寸：32×32
最大功率：100W
具备单灯手动和多灯组网两种亮度 温调节模式
符合国际DMX512-1990标准
40只
调光系统
1-3
VR虚拟演播室系统方案
Make your dream magic,make your life magic
VR虚拟演播室系统建设方案
1.
虚拟演播室系统（The Virtual Studio System，简称VSS）是近年发展起来的一种独特的电视节目制作技术。它的实质是将计算机制作的虚拟三维场景与摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，使人物与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者天衣无缝的融合，以获得完美的合成画面。采用虚拟演播室技术，可以制作出任何想象中的布景和道具。无论是静态的，还是动态的，无论是现实存在的，还是虚拟的。这只依赖于设计者的想象力和三维软件设计者的水平。许多真实演播室无法实现的效果，对于虚拟演播室来说，却是“小菜一碟”。
而节目后期编辑实训教室，专门用于节目后期制作的课程教学，媒体类专业的学生利用专业的设备及软件，就可以对演播室中录制下来的素材，外景拍摄的素材进行后期编辑、合成，学习各种镜头剪辑、节目包装的技巧，最终具备不同类型节目，例如新闻、专题节目的制作能力。
专业院校或高校媒体类专业，通常都会在教学用全景演播室、后期编辑实训教室方面投入资源，建设体现自身特色的硬件教学设施，为专业开设的课程提供上机、实践的环境。既体现了学校硬件方面的实力，又将理论与实践紧密的结合在一起，通过教学实践提升学生的专业技能，提高学生的就业率。
2.
教育作为人才培养的摇篮，致力于提高人们的综合素质、塑造良好的价值观念、培养
具备特殊才能的精英，是社会乃至国家的百年大计。对于不同教育阶段，其教学的重点也
存在着明显的差异。
作为当下最前沿的技术，VR已经越来越多的深入院校，而VR全景视频的拍摄和制作以及VR相关的知识也应该尽快普及到学校，让学生更早更快的去了解VR的整个工作流程和原理，以便于到工作时能够更快速的利用自己所学技能来适应新的工作内容和形式，同时也利于提高学生的综合素质。
虚拟演播室系统
（ ） 位做 推 拉 摇 移 变化 时 ， 有 的 场景 元 素 与 ５机 所 主持 人作 实时 同步 变化 ， 使节 目视 觉效果 真实 自然 。
（） ６ 操作 方便简 单 ， 即可熟练掌握 。 １天
３ 虚 拟演播 室的 工作原理
术飞速发 展和 色键 技 术不 断 改进 ， 拟 演播 室 进 人实 虚
（） １ 可实 时地 将 节 目主持 人 与 虚 拟 地 形 、 图背 地
景、 城市 、 企业风 景 图片 、 气象 符 号 等一 次性 一 道工 序 实 时地合成 输 出 ， 需 生 成 ， 无 无需 等待 ， 满足 气 象节 目 实 时制作 的要求 ， 般 在 十几 分 钟 内即 可完 成 ３分钟 一
合成后 ， 得前景 中 的主持 人 能 在计 算 机所 产 生 的三 使
维 虚拟场景 中运动 ， 从而创 造 出逼 真 的 、 体感很 强 的 立 电视 演播室效 果 。虚拟 演播 室 技术 包 括 色键 技 术 、 计
算机 虚拟场景设 计 和蓝 背景 技 术 、 灯光 技 术 和摄 像 机 跟踪技 术等 ， 一技 术 的应 用使 真 实演 播 室 可 以变 得 这 非常 简单 ， 演播 室面积无 需太大 ， 只要铺 满一 个蓝箱 即
生硬， 给人感 觉很不 真实 。而 虚拟 演播 室 技 术 是在 传
（） ４ 解说员轻松 自如地讲解发挥 ， 各种视频信 息 和气象 符号 可完全 人 为地 操作 ， 其 与解 说 员 的即兴 使
讲 解 节 奏 和 时 间 长 度 相 匹配 ， 高 节 目制 作 效 率 和 提
质量。
统 色键抠像技 术 的基础 上 ， 分利 用 了计 算 机三 维 图 充 形技 术和视频 合成技 术 ， 根据摄 像机 的位置 与参数 ， 使
虚拟演播室系统组成
虚拟演播室系统组成虚拟演播室系统可分为3个部分：跟踪计算、虚拟场景生成及视频合成。
（1）跟踪计算摄像机在拍摄过程中有平移X、纵移Y、高度移Z、水平角、俯仰角、镜头变焦ZOOM，聚焦FOCUS等变化，这些参数的改变会引起所摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，计算机必须根据这些参数不断调整三维视图。
而摄像机跟踪部分的作用正是收取摄像机的位置信息和运动数据，实时地跟踪真实摄像机，以保证前景与计算机背景“联动”。
由于这种“联动”是以高速计算机运算的结果，而这种运算永远需要一个运算时间，所以这种“联动”是有时间差的。
只是设计者保证限制这种时间差在一个人眼不易察觉的范围内，因此要求前景摄像机只能在一个有限的速率内改变位置参数。
目前虚拟演播室的摄像机跟踪系统主要有摄像机参数图形识别（Pattern Recognition）和以传感器为基础的跟踪系统（Sensor-based Camera Tracking System）两种方式。
同时这也是虚拟演播室两大类别的主要区别之处。
(1) 摄像机参数图形识别跟踪系统图形识别（Pattern Recognition）跟踪系统又称网络跟踪系统，作为一项图像处理的基本识别技术，利用已知特殊图形定位摄像机参数已有十多年的发展历史。
摄像机参数图形识别跟踪系统的基本原理是需要一个画有特殊网格的蓝色背景幕布（见图8.16），它将摄像机所拍摄的画面送到数字视频处理器（DVP）中进行处理，通过对该画面中网格各具的不同特征和透视关系进行计算，得出有关摄像机的运动参数。
在虚拟演播室发展的初期这项技术应用于虚拟演播室中的摄像参数定位，具有先进的一面，它省去了传感器跟踪系统所必然带来的对云台的改装，并可使一套识别跟踪系统与多个摄像机相连，但它的先天不足也使其在应用上遇到了许多问题。
首先，由于一套识别跟踪系统只能同时跟踪并处理一个方位信号，因而在原理上图形识别跟踪系统就只能为场景生成系统提供一个机位的参数，从而使场景生成系统只能生成一个主输出画面。
第八章第一二节虚拟演播室技术
虚拟演播室是一种全新的电视节目制作工具，虚 拟演播室技术包括色键技术、计算机虚拟场景设 计、摄像机跟踪技术等。 虚拟演播室技术是在传统色键抠像技术的基础上， 充分利用了计算机三维图形技术和视频合成技术， 根据摄像机的位置与参数，使三维虚拟场景的透 视关系与前景保持一致，经过色键合成后，使得 前景中的主持人看起来完全浸尽于计算机所产生 的三维虚拟场景中，从而创造出逼真的、立体感 很强的电视演播室效果。
虚拟演播室的一些功能如表2所示。
三、虚拟演播室的特点
虚拟演播室技术为实现节目制作的全新视觉效果提供了技术手 段。如果采用传统的实景搭建方式，使用木材或金属这样的材 料，是根本无法实现这些效果的。在虚拟演播室系统中，场景 的设计风格十分丰富，它可以为模拟真实的世界而设计:比如一 个普通的会客厅，也可以设计成一个梦幻中的世界，还可以是 一个完全超现实的世界。在这里只有设计师的想象力会对场景 的设计产生限制，虚拟演播室技术为节目制作提供的创作空间 是无限的。 与传统演播室相比，虚拟演播室具备以下这些方面的优势。 1.复杂度: 2.效率: 3.制作手段: 4.视觉效果: 5.空间: 6.工作量: 7.经济:
近年来，许多新的技术上已经成功地应用到虚拟演播室系 统中。 采用红外技术的摄像机跟踪系统已由ORAD, Thoma, Hawkeye, Mark Roberts等公司引入到虚拟演播室系 统中。 Radamec和Vinten这样的传统设备制造商，研制出了 装配有高精度传感器的云台，它可以跟踪摄像机水平 和俯仰的运动，如图1所示。
3.图形生成系统
图形生成系统是虚拟演播室的核心，它的性能、稳定性及 三维渲染处理能力直接体现出系统的品质。而性能更高、使 用更方便、效果更逼真和价格更合理的图形工作站，成为虚 拟演播室系统追求的目标。 3D MAX， MAYA, SOFTIMAGE等三维建模软件制作的场景模型 可导入到图形生成系统中进行实时渲染。图形生成系统既要 支持场景的复杂度、贴图精度，还要支持这样的场景能够以 每秒50场(PAL制)的速度实时渲染出来，只有这样才能保证 场景运动的平滑效果。 图形生成系统的核心部件是三维图形加速卡，它具备优越的 硬件加速性能。图形生成系统产生的背景视频输出直接进入 到色键器的背景信号输入端。 图形生成系统能够实现虚拟物体与实物的相互遮挡。计算机 生成的场景中包含一些虚拟物体，它们在最终合成图像中可 以出现在主持人的前面或者被主持人遮挡住。
虚拟演播室系统
第八章
虚拟演播室系统
第三节 虚拟演播室系统在电视节目制作中的应用
三、虚拟演播室系统的优势 1、可以节约成本，只需一次投资，就可永久解决布景费 用问题。 2、效果丰富 3、突破空间局限 四、虚拟演播室系统目前还存在的问题 1、真实性还较差 2、硬件的运行速度较慢 3、摄像机运动参数的获取还有一定的局限性 4、需要多方配合 5、成本代价较高
第八章
虚拟演播室系统
（四）虚拟广告系统 在体育比赛或文艺节目的直播期间,利用虚拟 广告系统可实时无缝地将计算机制作的虚拟广告 牌替换掉赛场或表演场场地上原有的广告牌,合成 后可以达到以假乱真的效果,观众丝毫不会察觉。 利用虚拟广告系统有很多优点。首先,在对不同地 区进行转播时,可插入不同的广告,增强广告的有 效性,提高资源利用率。其次,可以将插入的虚拟 广告做成动画形式，各种二维或三维的动画广告 更能吸引观众的注意力。此外,虚拟广告的位置不 再局限于场地的边边角角,如果愿意,整个场地都 可以放置虚拟广告,广告尺寸也不会有任何限制, 而且虚拟广告可插入到以前无法利用的空间,如沙 滩、水面、雪地或高空。
第八章
虚拟演播室系统
第二节 虚拟演播室系统采用的主要技术 三、灯光技术 1、灯光应经常保持足够高的角度来使阴影落在地 面上而不是背景墙上。 2、在虚拟演播室中，地面最好使用辅助光。 四、色键技术 虚拟演播室的抠像主要是靠色键器来完成的， 效果取决于色键器的质量。 五、计算机技术 虚拟演播室系统一般应包括两套计算机系统， 一套用来处理摄像机的跟踪参数，另一套用于虚 拟演播室场景的制作。
第八章
虚拟演播室系统
第一节 虚拟演播室系统的基本原理 五、原理 1、准备前景图像 用摄像机得到一幅人物在一个蓝幕(也有的绿 幕或红幕)前的图像,需注意的是在人物可见的地 方衣服不能是蓝色的,得到的这幅图像一般称为前 景图像。 2、准备背景图像 用计算机生成一幅二维或三维图像,也可以直 接用信号源产生的图像,得到的图像一般称为背景 图像,背景图像可以是你所感兴趣或需要的任意图 像。
第六章虚拟演播室系统作业
第六章《虚拟演播室系统》作业1、如何对虚拟演播室系统进行分类？1、从硬件平台分类(1)基于UNIX平台的系统(2)基于PC平台的系统。
2、从工作原理分类（1）二维虚拟演播室系统（2）三维虚拟演播室系统（3）真三维虚拟演播室系统（4）HD虚拟演播室系统2、虚拟演播室系统采用的关键技术有哪些？答:虚拟演播室技术包括摄像机跟踪技术、计算机虚拟场景生成技术和蓝箱技术、灯光技术和色键技术和蓝箱技术等。
1、摄像机跟踪技术:摄像机跟踪技术有助于实现真实摄像机和虚拟摄像机的锁定.2、计算机虚拟场景生成技术:虚拟演播室系统一般包括两套计算机系统:一套用来处理摄像机的跟踪参数；一套用于虚拟演播室的场景制作。
3、蓝箱技术:蓝箱也称蓝背景，蓝背景可采用蓝幕布，最好采用蓝背景漆。
4、灯光技术虚拟演播室的灯具及布光要符合以下要求：（1）以冷光源为主；（2）分区域和对象布光；（3）先前景布光，后蓝箱布光；（4）照度必须满足不同的需求；（5）灯光应该均匀照射；（6）其它应该注意的事项。
5、色键技术:其主要作用是把背景生成装置实时生成的、和前景有正确位置关系和透视关系的背景图像和前景图像合成，使虚拟背景与真实前景达到完美结合，并且输出合成后的信号。
6、无限蓝箱技术:无限蓝箱技术是指当摄像机拍摄的图像超出蓝箱的区域时，必须把这一区域遮挡住，否则影响合成效果。
3、蓝箱设计中主要应该考虑哪些问题？（1）空间结构：这要求在设计蓝箱时要充分考虑到其他场景的位置和灯光需求,不能使节目在录制时出现质量下降或穿帮现象.（2）制作工艺：制作工艺是蓝箱质量的保证，也就是说，蓝箱是否能顺利完成虚拟演播室的录制任务，制作工艺的好坏是关键之一。
（3）蓝背景漆。
蓝背景漆应使用添加有阻燃剂、哑光、肯有一定耐磨度的纯正的色键蓝色，以保证最好的色键效果。
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目录一、VTS虚拟演播室系统简介 (03)1、系统简介 (04)2、系统拓扑图及操作界面 (04)二、VTS虚拟演播室功能介绍 (06)1、先进的色键功能 (06)2、独有的机位之间的特技过渡 (06)3、反射、折射和镜像效果 (07)4、二次反射效果 (08)5、阴影效果 (08)6、虚拟大屏和虚拟大屏幕的二次反射效果 (08)7、遮挡功能 (09)8、二、三维场景创作工具 (09)9、摄像机校正功能 (10)10、支持4：3和16：9显示格式 (10)11、极好的兼容性 (10)三、VTS演播室功能介绍 (11)1、特技切换台 (11)2、iVGA功能 (11)3、流媒体和投影仪信号输出 (11)4、多路DDR (12)5、字幕机 (13)6、Audio Mixer（调音台） (14)7、媒体采集 (14)8、非线性编辑系统SpeedEdit (14)四、VTS硬件参数介绍 (15)五、VTS软件模块介绍 (16)六、VTS系统配置及价格 (17)一、VTS虚拟演播室系统简介VTS是虚拟演播室与演播室全面解决方案，基于美国NewTek公司的VT5为核心构成的。
可以用于各级电视台、校园网，企业台、气象、部队、制作公司以及其它视频和网络视频的工作者。
可以用于虚拟演播室、演播室、转播车、现场实况转播等各种场合，同时也可以实现网络视频直播。
非常适合在新闻、访谈、体育、气象以及各种专题节目中使用。
VTS是3机位（1路复合、Y/C、分量，2路1394）多路色键的多通道系统，可以和各种具有1394、复合、Y/C、分量输出的摄像机连接使用，每一路都有独立的时基校正、锁相和色键，保证了切换质量，使用和调整非常方便。
VTS在实时输出1路AV信号（复合、Y/C）的同时，还可实时输出流媒体和投影仪信号，非常方便在教学和网络视频中使用VTS独有的反射、折射、阴影和二次反射功能，使虚拟与现实达到完美的结合。
VTS率先实现了机位之间的特技过渡，结束了虚拟演播室机位变换只能硬切的历史。
VTS集众多广电专业设备于一身，虚拟演播室系统、特技切换台、非线性编辑系统、字幕机、调音台、硬盘录像机、监视器、矢量示波器和波形监视器，任意部分均有优秀的表现，使整体演播室的集成成本极大地降低。
由于VTS简化了集成过程，减少了外接线和周边设备，提高了系统的可靠性。
作为桌面视频的先导，NewTek 20年来不断推出和完善其TC和VT系列虚拟演播室与演播室系统，使之得以随IT技术与广播电视技术的不断进步而不断发展，日趋完美。
VTS严格按广播电视标准设计和制造，产品具有超强的功能、性能和可靠性。
LiveSet技术是NewTek 在美国FOX SPORTS等四家电视台协作下完成的，一经推出即在业内引起极大的反响，连续获得多项大奖：∙eventDV Best of NAB∙TV Technology Star Award for Superior Technology∙Radio World Newspaper Cool Stuff Award在VTS虚拟演播室与演播室系统中，使用了NewTek虚拟系统最新技术—LiveSet效果引擎和LiveMatte色键技术。
使VTS的虚拟系统功能和效果达到近乎完美的境界，而且使用方便，操作简单，非常容易发挥出设备的优势，制作出令人满意的作品。
VTS界面友好，一目了然，即可在屏幕上操作。
系统拓扑图系统操作界面下面是原素材和三机位切换效果图。
效果图中的虚拟场景选用了一组带有四个大屏、有遮挡（桌子）、不同角度、不同焦距的效果。
切换时非常稳定，决不会出现抖动、不同步现象。
_ 支持多角度._ 支持每个角度的多焦距_ 支持单机位多机位效果_ 支持机位之间的二维和三维转场_ 在实况转播之前可以在预览口看到虚拟效果_ 支持下列高级功能（实时的）反射折射柔和的阴影二次反射Over-the-shoulder（肩部之上）的镜头蓝背景素材机位1机位2 机位3二、VTS虚拟演播室功能介绍1、世界级先进的色键器：LiveMatteLiveMatte多路实时色键可以实现非常完美的抠像效果，由于每一路摄像机单独对一路色键，设置调整时会更方便。
针对每个摄象机的输入进行单独的色键调整，具有独立的色键设置。
这样可以把对摄像机、蓝箱和灯光的要求降到最低。
同时还有两路色键可以对虚拟大屏幕中的素材进行抠像；色键所有的参数设置可以实时预览，以便查找抠像时的任何不足，用于完美的校准。
它对彩色通道，边缘和溢出控制分别独立调整。
_ 完全的可以被重写，实时的matte（衬边）发生器。
_ 边缘处理(平滑，收缩，扩展等等)_ 带可调整公差和平滑度的完全的溢出抑制_ 亮度键和色度键_ 在进入实况播出之前，抠像可以被预览_ 无限蓝箱功能._ 色键所有的参数设置可以实时预览，以便查找抠像时的任何不足，用于完美的校准。
它对颜色通道，边缘和溢出控制分别独立调整。
_针对每个摄象机的输入进行单独得色键调整，具有独立的色键设置。
这样可以把对摄像机、蓝箱和灯光的要求降到最低。
2、独有的机位之间的特技过渡这是其它虚拟演播室不具备的功能，LiveSet技术保证各机位之间独立的时基校正，使之不仅可以完美地切换，还可以在机位间进行各种特技转场：数百种二维和三维转场……切换时特技转场下面是两个机位的独立效果和过渡特效：第一个机位第二个机位VTS切换时特技转场过程●视频转场支持适当的纵横比。
●有5组DVEs，一个淡入淡出，每组有9个用户可以选择的DVEs。
●实时的DV输入，已经被改进以提供较低的等待时间和更好的音频/视频同步，即使是在切换器的时基和DV的时基不吻合的时候也可以。
3、反射、折射和镜像效果虚拟与现实完美的结合，在这项特有的功能中得以很好地体现。
无论是在平面还是在曲面，播音员都可以逼真地在虚拟景物中映射出影像，在虚拟场景中大理石地面、在镜子中、在曲面的光滑物体上……4、二次反射（ upstream）效果允许你选择哪个视频素材将要在输入效果里被映射到第二个视频素材上。
真实的影像可以和虚拟的影像完美的结合，真正的天衣无缝；5、阴影效果：无论在平面还是在曲面，都可以实时逼真地投射出阴影；VTS以上四个独特的功能，加之完美的色键，使虚拟演播室中最令人困扰的问题—键入的真实人物或物体如何与虚拟场景模仿出真实的视觉效果，得以完美的解决。
这是目前任何一家虚拟演播室都无法理想地解决的问题，但是已在VTS这样大众价位的设备上得以解决。
VTS虚拟系统的仿真效果可以以假乱真，并且很好地解决了以下问题：穿帮，比如在虚拟场景中有反射和阴影，而键入的人物没有；没有景深或景深视觉效果差；键入的人物或物体有“飘浮”感……等问题。
6、虚拟大屏和虚拟大屏幕的二次反射效果LiveSet的虚拟大屏幕在主机配置允许的情况下，最多可以有四个实时窗口（有些限制应用）。
大屏幕中的视频可以在光滑的物体上形成二次反射效果，和播音员的倒影层次分明地在地面上形成反射效果，增加了真实感，也是虚拟大屏幕的效果更真实、更完美。
实现了其它虚拟演播室系统无法实现的带有二次反射的大屏幕效果。
VTS虚拟大屏幕效果7、遮挡功能左上图是摄像机拍摄的带有绿背景的原始素材，左下图是和虚拟场景合成以后的效果。
在虚拟场景中做了一个有遮挡功能的桌子，一个实时的大屏幕，同时在光滑的桌面上作了反射和二次反射效果，播音员的倒影和虚拟大屏幕的倒影同时实时反映在桌面上，播音员的阴影实时地投射在在场景的背景上。
桌子—〉播音员—〉大屏幕—〉背景和背景上的阴影，形成一个有纵深感的空间，给人一种非常真实的空间感和可以以假乱真的视觉效果。
8、LiveSet Converter和LiveSet Generator（二、三维场景创作工具）为方便客户二、三维场景制作，VTS提供了非常容易掌握的专用工具，你只需熟悉一下，即可制作你自己的场景。
LiveSet Converte是一个简洁的创作工具，它可以利用你已有的图片、照片和三维图形建立带遮挡和虚拟大屏的场景。
你也可以利用现有的三维建模或创建自己的三维建模，利用LiveSet Generator制作你自己的带有遮挡、大屏、阴影、反射……等功能的三维场景。
你可以很方便地设置你自己的机位、角度、灯光的位置和角度，设置你自己的虚拟大屏的位置和大小，按你的需要粘贴材质，增加标识和字幕。
其中折射、反射、二次反射和阴影等功能根据你的灯光设置自动生成。
9、摄像机校正功能可以对各路摄像机各种参数校正，使你不同机位摄像机拍摄的效果趋于一致；减少了对摄像机的限制，使你的硬件资源的利用更充分。
10、支持4：3和16：9显示格式；11、极好的兼容性，支持AVI、DV、MPEG2、QuickTime、HDV……文件格式；支持AVI、DV、MPEG2、DVD、QuickTime、MP4（iPod和PSP）渲染输出；三、VTS的演播室功能介绍VTS是一个多功能的产品，几乎都具备了你在演播车里见到的所有设备的功能，甚至其它设备不具备的功能。
所以它不仅有很好的性价比，而且有着其它设备所没有的极低的成本。
1、特技切换台VTS的心脏是它为视频和音频切换所进行的模拟摄象机或走带机构的快速连接，无论是分量，复合还是S-Video。
VTS允许你快速的连接多个输入，不用考虑锁像或时基。
VTS里包括有超过五百种的二、三维转场。
在它的样本里有一些让人印象深刻的轨道，弯曲和许多SMPTE标准的划像。
2、iVGA功能NewTek独有的iVGA 功能，可以实时地在3台计算机中选择，把其中内容直接输入到VTS 系统中，无须转换，这是在当今IT时代非常有用的功能，因为我们越来越多的文档、图片甚至视频都是由计算机来制作或者保存在计算机中的；这在许多电视节目摄制中都是一个非常有用的功能，你可以省去以往的转换设备，而得到比一般转换设备更好的效果。
这个功能在现代教学和产品使用介绍中尤其适用，无论你是作课件还是做一个产品的视频使用手册，都会非常应心得手。
计算机直接输入功能3、流媒体和投影仪信号输出VTS在输出视音频信号的同时，实时输出投影仪和流媒体信号。
使你的作品同时在广播电视和因特网上播出。
投影仪信号输出在教学，产品展示和其它许多场合都非常有用。
VTS实况因特网数据流是一个简洁的界面，允许任何人点击一个键，然后把Program out （节目输出）发送到因特网。
不知道你的网络地址？不是问题，因为你的因特网协议网络地址显示在‘now streaming’（现在数据流）窗口。
VTS既适用于广播电视专业人员和其它专业视频工作者，同时也适用于网络公司和网络视频工作者。
即可以进行网络视频节目制作，也可在网络上实时播出你的新闻和其它视频节目。
流媒体输出4、多路DDRVTS内置两路硬盘录像机，用于播放已录制好的素材，作为虚拟电视墙的内容；VTS的DDR给实况制作提供了一个最伟大的革新，它是一个用于实况素材回放的设备。