金輝 齊朋 謝海云

【摘 要】隨著廣播電視數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，電視節(jié)目的制作方式發(fā)生了變化，虛擬演播室技術(shù)逐漸在電視節(jié)目中發(fā)展起來(lái)，它將計(jì)算機(jī)制作的虛擬三維場(chǎng)景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拍攝的人物活動(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時(shí)合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者天衣無(wú)縫的融合，以獲得完美的合成畫(huà)面?，F(xiàn)今，氣象影視節(jié)目作為人們生活中不可或缺的媒體傳播欄目，為廣大受眾提供了天氣預(yù)報(bào)服務(wù)。廣西衛(wèi)視《天氣預(yù)報(bào)》節(jié)目作為全區(qū)接收面最廣、受眾最多的一檔天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，最先引進(jìn)虛擬演播室制作技術(shù)對(duì)節(jié)目進(jìn)行改版。

【關(guān)鍵詞】天氣預(yù)報(bào)；虛擬演播室；氣象圖文；色鍵摳像技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G222 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）06-0065-02

虛擬演播室技術(shù)逐漸在電視節(jié)目中發(fā)展起來(lái)，它將計(jì)算機(jī)制作的虛擬三維場(chǎng)景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拍攝的人物活動(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時(shí)合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者天衣無(wú)縫的融合，以獲得完美的合成畫(huà)面。廣西衛(wèi)視《天氣預(yù)報(bào)》節(jié)目（如圖1所示）作為全區(qū)接收面最廣、受眾最多的一檔天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，最先引進(jìn)虛擬演播室制作技術(shù)對(duì)節(jié)目進(jìn)行改版，通過(guò)三維虛擬場(chǎng)景、模型與主持人的互動(dòng)提高節(jié)目觀感、獲得主持人與數(shù)據(jù)交流的想象空間。

但天氣預(yù)報(bào)節(jié)目又和普通的電視節(jié)目不同，它需要通過(guò)大量的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)支撐，所以我們?cè)趯?duì)新節(jié)目進(jìn)行改版的時(shí)候，不僅引進(jìn)了虛擬演播室技術(shù)，還要將數(shù)據(jù)讀取軟件、氣象圖文制作軟件、虛擬演播室及后期編輯4個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)相融合。

1 氣象數(shù)據(jù)的提取和氣象圖文制作

氣象圖文的制作由氣象圖文制作系統(tǒng)完成，每天使用的天氣預(yù)報(bào)圖文需要臨時(shí)制作。目前，我們使用的圖文制作系統(tǒng)主要是Weather Central系統(tǒng)、云圖系統(tǒng)等。氣象圖文制作系統(tǒng)主要是由帶有氣象數(shù)據(jù)接口模塊的圖文工作站和氣象圖文編播系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)能直接將在Metline數(shù)據(jù)處理讀取后的micaps等氣象綜合信息系統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成氣象影視節(jié)目中使用的氣象云圖動(dòng)畫(huà)（如圖2所示）、雷達(dá)回波拼圖、地面觀測(cè)實(shí)況圖、天氣形勢(shì)示意圖及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品圖等天氣圖標(biāo)、模型，還能根據(jù)氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)生成城市預(yù)報(bào)版圖。系統(tǒng)支持對(duì)各類圖片、視頻、三維文字的處理輸出。

關(guān)鍵技術(shù)：運(yùn)用VB+Accsee數(shù)據(jù)庫(kù)的程序設(shè)計(jì)方法，從廣西自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取雨量和氣溫?cái)?shù)據(jù)（格點(diǎn)數(shù)據(jù)），以及雷達(dá)回波等數(shù)據(jù)。通過(guò)一定的算法，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Weather Central系統(tǒng)能夠識(shí)別的第四類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提取和轉(zhuǎn)換制作氣象節(jié)目所需的常用氣象數(shù)據(jù)；運(yùn)用3Dlive模塊的各功能層、動(dòng)畫(huà)制作的關(guān)鍵幀技術(shù)、三維物件的攝像機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)和建立常用氣象動(dòng)態(tài)圖像的3Dlive script模板。

創(chuàng)新：Weather Central系統(tǒng)的3Dlive模塊可以產(chǎn)生用戶所需的3D地圖，它生成的地圖，無(wú)論是單張的靜止圖片還是變化動(dòng)畫(huà)，都是可以攜帶地理信息的。在此基礎(chǔ)上，只要讀取系統(tǒng)可識(shí)別的氣象數(shù)據(jù)，比如逐小時(shí)全區(qū)自動(dòng)站雨量統(tǒng)計(jì)，相應(yīng)的圖像就可以由系統(tǒng)自動(dòng)生成，生成的圖像可以根據(jù)時(shí)鐘層的設(shè)置實(shí)現(xiàn)靜止的或者動(dòng)態(tài)的（如圖3所示）；其中，動(dòng)態(tài)的圖像能讓氣象信息的傳播更加直觀生動(dòng)和通俗易懂。因此，通過(guò)研究，可以實(shí)現(xiàn)不再使用傳統(tǒng)的手描方式進(jìn)行氣象圖像的制作，而是充分應(yīng)用Weather Central系統(tǒng)的地理信息功能和3Dlive模塊的3D地圖生成功能，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)的讀取，實(shí)現(xiàn)在日常工作中方便快捷地制作二維、三維氣象圖像，既大大減輕了工作量和提高了工作效率，又使氣象數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)圖像表現(xiàn)得更為科學(xué)、方便和快捷。

2 虛擬場(chǎng)景的制作

在虛擬演播室場(chǎng)景的背景之下，演播室圖像可以展現(xiàn)出靜止或運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。而且借助于虛擬場(chǎng)景，人們可以通過(guò)原有三維圖像科學(xué)地分析實(shí)際場(chǎng)景的構(gòu)造狀況，從而確定一套合理的建模體系。將不同的圖像添加在多邊形上，從而提升場(chǎng)景的外展現(xiàn)力，帶給人們更加真實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)。我們運(yùn)用現(xiàn)今最快捷和效率最高的實(shí)時(shí)真三維/多角度包裝設(shè)計(jì)及制作軟件iArtist。

關(guān)鍵技術(shù)：iArtist工作界面（如圖4所示）由文件菜單欄、公共屬性、攝像機(jī)、編輯欄、物件、特技、物件樹(shù)、編輯視窗、播出時(shí)間線、空間變換、物件屬性、歷史記錄、本地檔案、時(shí)間線、資源、素材列表、快捷鏈接等部分組成。

“攝像機(jī)”部分可提供自身坐標(biāo)、透明通道、運(yùn)動(dòng)軌跡、選中物件、四視圖及攝像機(jī)管理等參數(shù)。“物件”部分提供各種插件，擁有立方體、球體、彩色矩形、走馬、文字、時(shí)鐘、網(wǎng)格文件等44種物件?！疤丶肌辈糠痔峁└鞣N特技，擁有紋理、排列、像素特技、幾何特技、紋理特技、字效、組特效、其他特技?！翱臻g變換”部分主要調(diào)整物件位置?！拔锛?shù)”部分可以可視化編輯窗口中的所有元素，元素?fù)碛形锛⑻丶?、紋理、文本等功能。“物件屬性”部分是對(duì)當(dāng)前素材所使用的燈光和場(chǎng)景進(jìn)行控制，對(duì)物件、紋理的大小、位置和其他的設(shè)置進(jìn)行修改；選擇不同的物件及特技顯示不同內(nèi)容?！皶r(shí)間線”制作動(dòng)畫(huà)，調(diào)整動(dòng)畫(huà)曲線和關(guān)鍵幀等。

iArtist的優(yōu)勢(shì)：iArtist擁有可視化的素材編輯窗口，可以看到圖形編輯后的樣子；可以顯示本地、資源中心的文件；圖像、聲音、材質(zhì)、素材、PSD等資源可以拖拽調(diào)用，可以無(wú)限疊加三維效果，模板和素材資源豐富，支持艾迪普全線播控及發(fā)布系統(tǒng)的擴(kuò)展性。

3 攝像機(jī)跟蹤技術(shù)和色鍵摳像

利用虛擬演播室系統(tǒng)錄制節(jié)目主要是由攝像機(jī)、色鍵控制器、切換臺(tái)、圖形工作站、跟蹤系統(tǒng)組成（如圖5所示）。

攝像機(jī)跟蹤技術(shù)是虛擬演播室中的關(guān)鍵技術(shù)，是攝像機(jī)判斷主持人與虛擬背景之間的相對(duì)位置關(guān)系，通過(guò)調(diào)整鏡頭運(yùn)動(dòng)和空間位置參數(shù)連續(xù)跟蹤使之實(shí)現(xiàn)同步。在虛擬演播室天氣預(yù)報(bào)節(jié)目錄制過(guò)程中會(huì)配備2臺(tái)攝像機(jī)，攝像機(jī)擁有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)，可檢測(cè)攝像機(jī)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)圖形工作站進(jìn)行大量計(jì)算。此時(shí)，不只有現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)在運(yùn)動(dòng)，虛擬攝像機(jī)也會(huì)隨著真實(shí)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)對(duì)其進(jìn)行同步監(jiān)控，將其作為目標(biāo)鎖定。

演播室系統(tǒng)視頻合成是通過(guò)色鍵摳像完成的，攝像機(jī)拍攝的前景圖像經(jīng)過(guò)色鍵合成器摳像處理，與計(jì)算機(jī)生成的虛擬背景實(shí)時(shí)合成圖像輸出。主持人在綠色的實(shí)景里錄制節(jié)目，以計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)“虛擬”出的場(chǎng)景取代道具實(shí)景，攝像機(jī)所拍攝的是虛擬畫(huà)面應(yīng)用空間的組成部分，現(xiàn)場(chǎng)所有布景全部由單一的綠色來(lái)取代，以作為摳像的基準(zhǔn)色，圖像的前景是通過(guò)攝像機(jī)拍攝到的主持人的畫(huà)面素材，主持人所在的實(shí)景現(xiàn)場(chǎng)的全部綠色區(qū)域?qū)⒈缓铣傻接?jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)生成的虛擬場(chǎng)景中。

4 需要注意的地方

因?yàn)槭褂昧松I技術(shù)會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，所以必須考慮聲音問(wèn)題。由于前景視頻被延時(shí)，所以我們將視音頻素材鋪在大洋非線編上時(shí)，聲音線往右挪十幀，就可以保證聲畫(huà)同步。

5 結(jié)語(yǔ)

改版后廣西衛(wèi)視《天氣預(yù)報(bào)》正式播出以后，受到了觀眾的好評(píng)，利用虛擬演播室技術(shù)，將氣象數(shù)據(jù)由平面表現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw模型，加上模型與主持人的配合，除了給觀眾帶來(lái)耳目一新的視覺(jué)感受，也使得氣象圖文的表現(xiàn)愈加生動(dòng)，觀眾對(duì)一些氣象知識(shí)的解讀更加容易。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]方莉萍.電視節(jié)目制作中的虛擬演播室技術(shù)[J].中國(guó)有線電視，2007（Z2）.

[2]林紅.虛擬演播室技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國(guó)傳媒科技，2017（11）.

[3]韋向宇.數(shù)字技術(shù)在虛擬演播室節(jié)目制作中的應(yīng)用與研究[J].西部廣播電視，2018（4）.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]