虚拟演播室技术及其应用

锁 定 ，所 以用 计算 机制 作 出来 的 三维 背 景 界 完 美结 合起 来 ，关键 问题 是 能 否正 确判 了计算 摄 像机 所 拍画 面 的运 动变 化 ，在 背 可 随真 实摄 像机 的推拉 摇 移而 做 正确 的 透 断摄 像机 、 主持 人 、计 算机 所 制 作布 景三 景 幕布 中要有 充 分 的可识 别信 息 ，因此 不
一
种 高精 度 的光 学编 码 器 ，可 以精 确 地 检 ３ 虚拟 背 景 的计 算机 软件 主 要 有 ３ Ｍ Ｘ Ｄ ＤＡ 、
视 变 化 ，使 得 合成 画面 真 实性 大 为增 强 。 随着 广播 电视 数字 化技 术 和计 算 机技 术 迅 猛 发 展 ，基 于这 两 种技 术 的虚 拟演 播 室 系
统 在 电视制 作领 域 的应用 日益 广泛 。
者 之 间 的相 对位 置和 关 系 ，让 计 算机 知道 可 单 纯使 用通 常 色键 技术 中使用 的 简单 蓝
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索 婴察＿＿ （－ （ （
虚拟演播 室技术及其应用
山东省招远 市广播 电视 台 闫军 屹
【 摘要】虚拟演播室是传统的演播室技术和现代计算机图形技术相结合的产物 本文通过对相关技术的分析研究，阐述了虚拟演播室技术的原理及应用。 【 关键 词】虚拟演播室；色键技术；摄像机跟踪技术；应用
１概述Hale Waihona Puke Baidu ．
目需 要 ，制 作虚 拟场 景 ，又能 借 助三 维加 摄 像机 的位置 和 拍摄 范 围 。摄 像机 的动 作
在 演播 室制 作 电视 节 目时 ，制 作人 员 速 卡 在摄 像 机 内外 参数 控 制下 实 时变 换场 参 数 包 括 俯 仰 、左 右 摇 、ｚ 旋转 、左 右 轴 经 常运用 色 键合 成 技术 ，将 演 播 室 中蓝 色 景 ；视 频 一插 入 信号 可 以嵌 入虚 拟 场 景 中 移 动 、上 下移 动 、前 后移 动和 摄 像机 镜 头 背 景 前主 持 人 的 图像叠 加 到另 一个 背 景或 事 先设 定 的 电视 墙 中 ，可 以对其 大 小 、位 的变 焦 、聚 焦 、光 圈 共九 个参 数 。跟 踪 系 活 动视 频 上 ，创 作 出一 种特 殊 的 电视 艺术 置 、边 框 等参 数 进行 调整 ，视频 二 送入 多 统 的任 务是 实 时测 出这些 参数 ，传送 给 着 色系 统 。 目前在 虚拟 演播 室 系统 中应 用较 为 广
测 算 法 ” ，通 过 对前 后 帧 画面 的相 对 运动
系 统 中 ，由于 引入 了虚拟 现 实技 术 中 的信
２２ 跟踪 系 统 ．
部分 进行 的运 动 估值 和 运动 补 偿计 算 ，从
息交互技术 ，虚拟摄像机可与真实摄像机
虚拟 演 播室 能否 将现 实 世界 与虚 拟世 而 实 时得 到摄 像 机 的位置 和镜 头 参 数 。为
泛 的跟 踪技 术 ，主 要 有 图形识 别 技术 和 基 于传感 器 的跟踪 技术 两大类 。
（ ） 图形识别 技术 １
节 目画 面缺 乏 景深 和 真 实性 ， 当前 景变 化 跟踪 子 系统 用来 获 取摄 像 机 的动 作参 数 。
时 ，例 如 ，摄 像机 做 摇移 、变焦 运 动 时 ，
基 于传 感 器 的虚 拟演 播 室系 统 ，在每 台摄 像 机 的镜 头 和 云 台活动 部 位都 装 有 一 套机 械 传 感器 跟 踪 系统 。此传 感器 通 常 是 演 播 室 受欢 迎 的一 个主 要 原 因 。用 于生 成 播 室布 景 中任何 部位 都有 可能 相互遮 挡 。
着 色 子 系统 根据 摄 像机 的动 作参 数 生成 背
叠 加 的背景 画 面 并不 随之 产 生变 化 ，合 成 景画 面 和掩 蔽信 号 。合 成 子 系统 将前 景 画 的 画面 给人 感 觉较 生 硬 。但 在虚 拟 演播 室 面和 背景 画面通 过 色键合 成输 出 。
图形 识别 技术 实 际上 是一 种 “ 动估 运
效 果 ，这 种传 统 的 抠像 制作 在 电视 制 作领 层 图像 合成 器 可 以制 作 出多 种特 殊 效 果 。
域得到了广泛应用。但这种传统的电视制 从 以上 系 统 的结 构 中 以看 出，虚 拟 演播 室
作 方 式存 在着 一 定 的局 限性 ，叠加 合 成 的 系统可分 为跟踪 、着色 和合成三个子 系统 。
可 以用 色 键 产 生或 分 离 出键信 号； 这些 信 号 在运 动 估 测计 算 之 前就 必 须从 原 始 画面 中提 出来 ， 以便 用 带 网格 的背景 信 号进 行 计 算 ，从 而 避 免 因画 面 中前 景物 体 的运 动 而 造成 计算 上 的混 乱 。 （ ）传 感器 技术 ２
虚拟 背 景在 合 成 时严 格 同步 ，其 输 出送 数 字扣 像 仪 ，从 带识 别 标志 的 主持 人 图像 中 去 掉 识别 标 志和 蓝 背景 部 分 ，并 给 出描 述
前 景 与虚 拟 背景 的 融合 比例 的键信 号 。三 维 虚 拟场 景制 作 、 发生 工 作站 既要 根 据 节
２虚 拟演 播 室的技 术原 理 ．
２ １基 本 原理 ． 虚 拟 演 播 室 系 统 的 组成 框 图如 图 １ 所
示 。摄 像 机拍 摄 的 主持 人在 带 识别 标 志 的 蓝 背景 前 主持 的视 频 图像 一 路送 数 字 图像 处 理 部 分 ， 实 时 获 取 运 动 摄 像 的 内外 参 数 。另 一 路送 视频 延 时器 ， 以保 证 前景 与
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再
一７ 一
Ｉ》 ． ）探索 婴寰………………………．
色 背景 幕 布 ，而 必 须在 蓝 色幕 布 上 再增 添
一
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些稍 浅 颜 色 的 网格 。这 些 网格 必 须确 保