虚拟演播室工作原理

xr虚拟演播室的构成
XR虚拟演播室是一种基于扩展现实（XR）技术的虚拟现实演播室，主要由以下几个组成部分构成：
1. XR摄像机：采用XR摄像机进行拍摄，这是虚拟演播室的基础。

XR摄像头可以在实时捕捉演员的动作和表情，将其转化为数字化的三维模型。

2. XR追踪系统：用于追踪演员的位置和动作，将其实时传输到虚拟环境中。

通过追踪系统，摄像机可以准确地捕捉到演员的移动和姿势。

3. XR计算机：负责处理和渲染虚拟环境的计算机系统。

XR计算机需要具备强大的计算和图形处理能力，以实时渲染高质量的虚拟场景，并将演员的实时图像融合到场景中。

4. XR眼镜：演员佩戴XR眼镜，可以在虚拟环境中直接观察和与虚拟场景进行交互。

XR眼镜通过头显设备向演员提供虚拟景象，使其看到与实际环境不同的虚拟场景。

5. XR交互设备：用于演员与虚拟环境进行互动，例如手柄、手套等。

这些设备可以追踪演员的手部动作，并将其实时传输到虚拟环境中。

6. XR场景生成和渲染软件：用于创建和编辑虚拟场景，并实时渲染虚拟场景和演员的图像。

这些软件可以根据演员的动作和位置实时调整场景，并将实际摄像机的拍摄内容与虚拟场景进行融合。

以上是XR虚拟演播室的基本构成，通过这些技术和设备的结合，可以实现真实演员与虚拟场景的交互，为观众呈现出逼真的虚拟体验。

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。

电视节目制作中虚拟演播室的设计与应用【摘要】虚拟演播室在电视节目制作中扮演着越来越重要的角色，随着技术的不断发展，其设计和应用也日益丰富多样。

本文将从虚拟演播室的设计原理、功能特点，到具体应用和制作流程，甚至未来发展趋势等方面进行探讨。

虚拟演播室的灵活性和创意性为节目制作带来了全新的可能性，不同类型的节目都可以通过虚拟演播室进行设计和应用，使节目更加生动、吸引人。

虚拟演播室也为节目制作提供了更多的可能性和效率，为电视节目制作带来了新的体验和视觉冲击力。

虚拟演播室的发展趋势将继续向着智能化、互动化的方向发展，其在电视节目制作中的价值也将得到更多的认可和应用。

【关键词】电视节目制作，虚拟演播室，设计原理，功能和特点，具体应用，不同类型节目，制作流程，注意事项，未来发展趋势，价值。

1. 引言1.1 电视节目制作中虚拟演播室的重要性虚拟演播室能够提供更加真实的视觉效果。

通过虚拟合成技术，制作人员可以在虚拟环境中创造出各种场景和效果，从而使节目呈现出更具立体感和细腻度的效果。

这种真实感不仅可以提升观众的视听体验，也可以让主持人和嘉宾更好地融入到节目中。

虚拟演播室还能够提高制作效率。

传统的演播室需要大量的道具和布景，而虚拟演播室则可以通过电脑软件实现虚拟合成，大大减少了制作的时间和成本。

制作人员只需要在电脑上设计好虚拟场景，就可以实时呈现出效果，简化了制作流程，提高了工作效率。

虚拟演播室在电视节目制作中的重要性不言而喻。

它不仅拓展了节目制作的可能性，提升了视听体验，还提高了制作效率，降低了成本。

在当今竞争激烈的电视节目市场中，掌握虚拟演播室技术是必不可少的。

1.2 虚拟演播室技术的发展虚拟演播室技术的发展是电视节目制作中的重要趋势之一。

随着科技的不断进步，虚拟演播室技术也在不断创新和改进。

最初的虚拟演播室技术只能呈现简单的虚拟场景，但随着计算机图形处理能力的提升和虚拟现实技术的发展，现在的虚拟演播室已经能够实现更加逼真的虚拟场景和特效效果。

20208News Dissemination新闻传播传统时代背景下，受技术限制，电视节目制作过程中传统演播室的表现手法较为单一。

在新媒体背景下，我国虚拟演播室技术发展得越来越成熟，并在电视节目制作中得到了广泛的应用，这是我国电视制作技术取得重大进步与发展的重要体现。

将虚拟演播室技术有效应用到电视节目制作中虽然前期会投入较多资金等各方面成本，但是后期能够直接利用电脑合成相关道具与拍摄场景，从而大大减少电视节目制作的成本，且对于提高电视播出的画质和辨析度有很大作用。

在新媒体背景下，受众对各类电视节目的要求越来越高，在这种状况下充分发挥虚拟演播室技术的优势，将其应用到电视节目制作中，有效优化电视节目效果，非常有必要。

一、虚拟演播室工作原理不同于传统的拍摄技术，虚拟演播室拍摄时要大量使用数字摄像技术和摄像机的视频信号，通过延迟器进入色键处理以后生成主信号，而这仅仅是较为简单的二维虚拟演播室技术[1]。

而在三维虚拟演播室技术中，则需要有效使用到立体图像技术，从而将各种渲染功能融入到真实的场景中去，进而建构起一个完整的虚拟空间系统。

二、虚拟演播室技术的系统构成虚拟演播室技术表面上看起来较为复杂，实际上主要由三部分的系统构成，这三部分的系统分别为摄像机跟踪系统、虚拟场景生成系统以及视频色键的合成系统。

（一）摄像机跟踪系统在传统演播室的节目拍摄过程中，由于技术水平的限制，摄像机对主持人进行拍摄时，若摄像机出现位置移动，环境无法随之作出相应的变化，如此一来，在进行画面合成工作时便只能进行简单的二维合成工作。

而在摄像机跟踪系统装置下，演播室拍摄过程中会同时有多台摄像机进行运动拍摄，摄像机在运动过程中能够有效利用跟踪技术通过机械传感图像识别、红外线跟踪超声波定位等多种方式来识别对应的图像，并将其在跟踪过程中捕捉到的对应参数输入到计算机之中，利用计算机的背景画面生成作用进行同步的画面生成，并将真实摄像机中拍摄的人物与虚拟场景进行同步，从而实现逼真的三维效果。

电视节目制作中的虚拟演播室技术应用分析丁丽波（中视科华有限公司北京技术服务分公司，北京 100055）摘 要：本文对虚拟演播室原理进行介绍，分析虚拟演播室制作技术的操作流程，总结虚拟演播室技术在电视节目制作中的应用情况，即色键技术、蓝背景技术、虚拟人物、虚拟影子、构建演播室模型、深度键技术。

关键词：电视节目制作；虚拟演播室技术；应用制作引言：随着科学技术和时代的发展，信息技术在各行各业获得充分地认可，为电视节目制作工作注入新的能量，固有的实景演播室技术已经无法满足受众多样化的需求。

虚拟演播室技术不仅能提升电视节目的呈现效果，还能增强受众的吸引力，调动其观看的积极性，提升资金的利用率，促进电视节目制作工作的进一步发展。

一、虚拟演播室原理虚拟演播室技术主要是在电脑图像图形技术与色键技术促进下获得发展的。

在传统的模式中，使用色键技术来扣取图像，前后景象无法保持良好的透视效果，会出现前后景象不能进行有效匹配的情况，导致画面较为虚假，不能引起受众的共鸣。

而虚拟演播室技术借助跟踪技术，利用电脑探究物体的运行轨迹，确定物体的俯仰情况或所处的位置，并对虚拟的参数进行协调处理，从而形成良好的透视关系，建立与前景相互匹配的信号，借助色键器对前景信号实施抠图处理，与虚拟的场景进行整合，这样图像中的物体、人物和场景就能进行同步变化，最后就可以进行电视节目播放[1]。

二、虚拟演播室制作技术的操作流程（一）视频合成技术工作人员制作电视节目应用虚拟演播室技术时，应该对视频合成技术进行科学地把控。

要结合电视节目的需求，把之前使用摄像机拍摄的各项素材进行抠图处理，把它们合成在一起，再进行输出。

值得注意的是，在进行视频合成的时候，要对人物、物体或者场景的画面清晰度进行把控，否则将会对播出的流畅性造成干扰，降低可看性。

（二）打造虚拟模拟场景在实施电视节目制作时，要紧紧把握大众的观看需求和审美情趣，所以应该打造丰富的节目场景。

但是搭建多样化的实景不仅需要较大的经济投入，还不符合可持续发展的理念。

视界观 OBSERVATION SCOPE VIEW372虚拟演播室技术概述王建波（烟台广播电视台，山东，烟台 264003）摘 要：虚拟演播室技术的出现，使电视节目的制作流程以及节目的视觉效果都发生了相当程度的变化。

本文主要介绍了虚拟演播室的组成与关键技术。

关键词：虚拟演播室 电视节目 关键技术1、概述虚拟演播室克服了传统布景费用昂贵、不宜随便搬动、灵活性差、场地不能重复利用等缺点，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，确是“小菜一碟”。

虚拟演播室的产生，给视频节目制作带来了一场革命。

2、虚拟演播室组成虚拟演播室主要由摄像机跟踪系统、虚拟场景生成系统及视频合成系统组成。

虚拟演播室的基本工作原理是利用摄像机跟踪技术将摄像机拍摄到的以蓝幕为背景的视频图像传到色键合成器，并将采集到的真实摄像机的运动参数进行处理后传给图形图像发生器，图形图像发生器根据真实摄像机的运动参数生成与前景保持正确透视关系的虚拟场景和外键信号，为了对虚拟场景生成系统生成虚拟背景所需的延时进行补偿，前景信号的输出必须经过延时器进行相应的延时，再由视频合成系统的色键器将前景、虚拟场景形成完全一致的三维透视关系，使前景中的人物、景物看起来完全融合于虚拟场景中，避免了不真实、不自然的感觉。

3、虚拟演播室关键技术虚拟演播室系统关键在于如何生成虚拟背景并将其与前景融合，其中摄像机参数的跟踪、虚拟场景的生成和图像的合成是虚拟演播室技术的关键。

3.1 摄像机跟踪系统摄像机跟踪技术是虚拟演播室中的一项关键技术，它可以获取摄像机在演播室中的未知参数及动作参数，为图形渲染引擎提供准确、及时的数据，从而判断摄像机、演员、主持人及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。

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。

虚拟演播室的功能和优势虚拟演播室是一种全新的电视节目制作工具，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，而且能在其中运动，从而创造出逼真的、立体感很强的电视演播室效果。

汇隆虚拟演播室技术的原理：虚拟演播室技术与色键技术十分相像，他是由前景主持人为主的画面和背景画面，采用色键的方法构成一个整体，产生人物置身于背景中的组合画面。

建立一个功能完善的虚拟演播室，需要做到如下基本要求:1、要求演播室的拾音空间首先具有较好的语言清晰度、可懂度，其次是要有良好的声音丰满度，2、要求演播室内各处要有合适的响度和均匀度，具有相应的满足拾音要求的混响频率特性。

3、抑制影响听、拾音音质的声缺陷，防止出现声聚焦、驻波、颤动回声、低频嗡声等。

4、演播室内墙面的声学装饰考虑在装饰大方美观、造型新颖的基础上对于高中低各频段的声学处理方式，特别是低频段的声学处理方式方法。

演播室的建声指标：混响时间≤0.6S±0.05S；噪声评价曲线NR-30---NR-35。

设计的隔声门隔声量大于35dB并具有好的密封性。

5、演播室声学建声装饰所选用的材料符合国家相应的强制消防要求，要求采用达到B1、B2级标准的材料。

6、演播室声学建声装饰所选用的材料符合国家相应的强制环保要求，特别是要求甲醛的释放量为＜0。

1mg/m3。

墙面装饰层内禁止使用不安全和危害性较高的吸声材料。

7、装饰踢脚线兼做视音频线槽并做屏蔽处理。

8、演播室配置录制指示灯和紧急逃生指示灯。

9、装饰层内的综合布线按要求做穿管处理。

10、演播室现有的位置南边部分为玻璃幕墙，不利于演播室的隔声，所以要对原幕墙部分进行隔断，制作隔声封闭处理，在保证整体装饰的美观性和隔声性的同时，还应保证演播室正常的通风换气。

第四节 演播室系统【见习目标】1.了解演播室系统的构成，能说出演播室系统的基本组成。

2.了解虚拟演播室系统。

能说出虚拟演播室系统的核心技术。

3.了解演播室灯光系统的基本构成。

能完成调光台、调光器的的设备连接和 操作使用。

4.掌握色键技术与 “抠像”原理，能结合相关设备完成 “抠像”效果。

5.掌握数字视频切换台的使用。

能说出切换台按键、接口的功能，能完成与 其他相关设备（摄像机、监视器等）的正确连接。

4.1 演播室系统的基本组成演播室是电视节目制作的重要设施，它拥有用于节目制作所必须的声、光设 备，具有便于节目制作的各种条件。

电视演播室根据用途不同一般从面积上分为 大型（400平方米以上）；中型（150平方米左右）和小型（50平方米以下）。

演播室系统功能强大，内部设备种类繁多，归纳起来，主要可以分为：1.视频系统数字演播室的视频系统示意图2.音频系统：主音频系统由调音台、音频放大器、CD 机、卡式录音座、均 衡器、混响器、音箱、耳机等组成。

调音台又称音频混合器，分大型和小型，大型输入信号在24路以上，多为 广播用；小型输入信号在8路左右，多为专业用。

量化比特 16­­20b取样频率 30­­50KHz接口 平衡卡侬/音频电缆或BNC/75Ω同轴电缆 音源输入电阻 110Ω/75Ω声道数量 1AES/2AES通道＝2个/4个拟声道传输特点AES 音频码流可以嵌入数字视频码流 一同传输演播室数字音频标准3.提示系统：通过使用提示（TALLY）系统对各工作岗位的节目制作人员进 行指挥。

TALLY系统是一种视觉提示系统，主要用于以下内容：①播出状态的信号提示；②传递约定信息；③用于系统的自动控制。

4.通话系统：为节目制作人员提供联系平台，节目制作中需要通话的人有导 演（导播）、摄像师、主持人、现场指挥、技术、灯光、录音等人员4.2 虚拟演播室系统（一）虚拟演播室的工作原理虚拟演播室系统 (V i r t u a l S t u d i o S y s t e m， 简称 vss ) 是随着 计算机技术飞速发展和色键技术不断改进而出现的一种电视节目制作系统。