虚拟影像系统资料.doc

虚拟影像系统 虚拟影像系统是近年来随着计算机技术飞速发展和软件色键技术不断改进而出现的一种新的蓝背虚拟演播制作系统。在蓝背中，摄像机的工作状态信息传送给图形工作站，计算机依此得到前景物体与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，并按要求计算生成虚拟场景的三维模型。 基本简介 现场视频采用色键原理，将主持人或演员置身于蓝色背景幕布前表演，然后利用软件切换台上的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。 系统优点 的优势是显而易见的，从画面可以明显看出，电脑生成的背景与演员之间的融合简直是天衣无缝。用软件来生成背景和道具，它可制作出实际不存在的或难以制作的场景，并可以在瞬间改变场景，可以制作出真实演播室无法实现的效果，其空间不受物理空间限制，摄像机可以虚拟以360゜旋转；还可以引人大量虚拟特殊环境与道具，因此可创作出更丰富、更吸引人的节目,使导演在很大程度上摆脱了时间、空间和道具制作方面的限制，获得了更大的创作的想象空间，能够以低廉的成本产生新奇的视觉效果。另外，由于场景的制作、修改、保存等都在计算机上进行，制作和更换电子布景快捷简便，节省了大量的人力、物力、财力，而且缩短了节目制作周期，提高演播室的利用率等等。虽然具有诸多的优越性，但它由于价格偏低，便于普及和推广。 工作原理 1、虚拟背景渲染主机，完成虚拟背景的渲染输出工作，同时采集传感跟踪系统摄像机的运动参数，最终的渲染输出相应的包括背景信号和作为前景遮挡的键信号。控制摄像机切换模块，当虚拟背景进行不同视角背景切换的时候，同时发出控制信号给摄像机切换模块，切换至相应视角的前景摄像机。控制色键，通过计算机软件调整和保存色键的状态各项参数。 2、摄像机传感跟踪系统：采用机械光电传感跟踪方式，采集摄像机平摇、俯仰、镜头推拉六个方位的动作信息。 　 3、软件色键：完成摄像机前景和虚拟背景的实时合成输出。 　 4、软件切换器：完成摄像机前景信号的切换工作，受控于渲染主机串口信号。 　 5、同步信号分配系统：完成外来同步型号的分配，分别将同步信号分配给背景渲染引擎、色键、切换模块以及预留给用户摄像机的三个同步信号输出口。 　 6、延时系统：对前景信号进行延时同帧的处理，使得前景信号和渲染主机生成的背景信号同步。 技术 1）虚拟摄像机的跟踪与定位 在-虚拟影像系统节目制作过程中，确定摄像机的状 态信息非常关键。-虚拟影像系统专用数字摄像机通常为二到三个，摄像机配有运动检测和识别系统，即摄像机跟踪器。其跟踪方式有光学识别系统和机械传感式系统两种。其原理是将检测到的摄像机的推、拉、摇、移、聚焦、变焦乃至升降等传感部位的运动数据，通过一个“传感器”装置传输到“校准器”，这样，理想情况下，现场摄像机与飞歌MTV合成机中“虚拟”的摄像机被相对地锁定在一个位置上。当现场演播室摄像机运动时，虚拟摄像机受跟踪器的控制可以实时地与现场摄像机保持同步。 2）摄像机的锁定 -虚拟影像系统的另一重要而独有的问题是摄像机之间的位置关系。虚拟摄像机与真实摄像机的初始位置并无直接关系，它可以放在虚拟空间的任意位置，当演播室有两台以上摄像机进行切换时，必须保持实际演员和景物在-虚拟影像系统中的位置不变，也就是与虚拟景物的关系不变。否则在切换时，观众会看到演员从背景中某个地方跳到另一个地方，在视觉上会造成不真实的效果。由于真实物体与演员是由真实摄像机给出，背景由虚拟摄像机给出，所以必须对虚拟摄像机进行位置锁定，即虚拟摄像机之间的距离必须与真实摄像机之间的距离相等，且推拉、摇移的初始量（原位矢量）与真实摄像机的位置方向关系保持一致，才能进行切换。 　 3）变焦、聚焦与景深 实际拍摄时，摄像机的聚焦点一般都跟踪主持人，如果此时前景和背景都聚焦得十分清楚，会产生景深的不自然感。尤其在特写镜头时，背景应该是虚焦的，使前景、背景如同出自同一摄像机。 4）色键与蓝厢 目前，-虚拟影像系统采用国际先进技术进行抠像，蓝厢主要有一墙一 三墙一底式蓝箱 底式、两墙一底（一角）式和三墙一底式3种。其中三墙一底式能给出更大空间，摄像机机位限制小，摇摄范围大。蓝箱必须保证均匀的蓝色背景，特别是在墙墙、墙地交接处不能有接缝的痕迹。同时，由于节目制作过程中采用了色键技术，演员及真实道具在蓝室中投下的影子也要随演员及道具一起进入虚拟空间，人物和环境景物在演播室灯光下的影子会被抠掉，造成一种不真实感。由于先进软件色键技术的使用，因此会产生延时，不仅要求系统增加前景视频延时单元，而且必须考虑其它问题。一个是声音，由于前景视频被延时，为了