虚拟演播室
虚拟演播室是在色键系统的基础上发展起来的。传统色键(Chroma-Key)合 成系统是电视节目制作中常用的合成手段，通常用于将前台人物表演加在不同的背景图象上。色键系统的原理就是将主持人或演员置身于蓝色背景幕布前表演，然后利用切换台上的色键功能将前景图象中的色度与其作背景的彩色幕布的色调差别作为形成键控电压的依据，并利用此电压去“抠”插入画面，然后再将前景图象填入画面，这样就将主持人从蓝色背景中分离出来，用其他的画面作为背景填充蓝色部分，形成一幅天衣无缝的合成画面。抠像技术的关键是使用与前景人物区别极大的高饱和度的色彩作为背景色，在作色键抠像时，这部分的颜色就会被背景图象的相应部分所代替，这种系统现在在电视制作中应用得非常普遍。色键系统的主要不足在于：前景在运动，但背景却不能作出与前景运动相应的动作。也就是说，色键系统没有保持住在背景和前景之间存在的空间关系，使得前景没有“溶入”到背景中，
从而限制了色键系统的应用范围。
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如图1所示。
在蓝背景中的演员由前景摄像机（真实摄像机）拍摄，而如图1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（包括演员和真实场景、道具）与计算机生成的背景图像通过色键控制器进行天衣无缝的合成。输出的图像可以
直接播出或记录在存储媒介上。
 图1虚拟演播室
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、演员或主持人、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。
摄像机跟踪要求有足够的精度。以变焦比为20倍、60万像素的2/3英寸CCD摄像机为例，假定水平有效像素数为850，最小水平视角3°～
5°，为保持±1/2像素的图像精确度并考虑镜头特性，要求角度定位精度和分辨率达到0.001°数量级。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。
2.计算机虚拟场景生成
虚拟演播室中的场景、道具通常都由计算机产生。在常规演播室中不可能做到的复杂而庞大的背景，甚至许多现实生活中人们不可能见到的景观，都可以在虚拟演播室中得以实现。随着PC机的计算能力、绘图能力和视频处理能力的极大提高，结束了SGI
Onyx图形工作站独霸虚拟演播室主机应用的时代，这样就给用户有更大的选择空间。
3.色键技术
虚拟场景不仅有背景，还有前景，如桌子、讲台等，演员甚至可以进入一个虚拟物体中去。画面中真实的、虚拟的物体间的关系比较复杂，要想实现完美自然的叠加，就需要具有特殊功能的高级色键技术，因此，产生了一种被称为Z轴深度键的新技术。目前主要有基于层次级和像素级的深度键。层次级深度键技术将物体分别归类到数目有限的深度层中去，所以，演员在虚拟场景中的位置无法连续变化。像素级深度键技术把构成虚拟场景中的每一个像素都赋予相应的Z轴深度值。虚拟物体、真实物体和演员可以动态地相互遮挡，从而增加了虚拟场景的真实感。
虚拟演播室色键还要关注的一个问题是"消蓝"。由于使用蓝幕背景，因此环境反光会造成前景物体和演员身上有一些蓝色的干扰成分，对透明或半透明物体更易造成干扰。这时，就需要对前景进行非常复杂的消蓝控制，即遏制削弱蓝色成分，同时，又不使前景产生颜色失真。
现在，高质量的数字色键针对视频三个分量（Y、B－Y、R－Y）的每一路进行处理，分别产生一个线性键，并用自动跟踪代替手动切换，这种方法允许保留更多的图像细节。例如，Ultimatte的400型数字色键，它对前后景作混合而不是切换，对前后景分别处理后相叠加产生合成画面，这样不会限制整体信号。它用特有的算法产生遮罩（Matte）信号，可以更好地从前景物体中区分背景。而且它在用抑制衬底及消蓝的特殊算法处理前景的同时，允许在前景上再现蓝色阴影。
虚拟演播室技术的发展是和数字视频技术、计算机技术及其他相关尖端技术的发展息息相关的，它在实践中不断成熟，虚拟演播室系统类型也得到不断完善，能满足不同层次的需要，同时还出现了一些能实现特殊功能的类型，如虚拟出席、移动场景及适应高清晰度电视的HD虚拟演播室系统。虚拟演播室已不仅仅在电视台应用，许多气象台、企业、学校也引进了虚拟演播室，我们相信，它将会成为一种最为有力的节目制作工具。
三、虚拟演播室实际现场效果图
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