文｜古林 王军 周榆清（作者单位：贵阳广播电视台）
目前，最新的科技前沿技术——虚拟成像已经在各行各业迅速地火了起来。2012 年，江苏卫视在跨年演唱会上首次采用虚拟技术。2015 年央视春晚中，李宇春的一曲《蜀绣》则让全国观众对虚拟技术留下了深刻印象。
虚拟技术主要分为增强现实技术AR(Augment Reality) 和虚拟现实技术 VR(Virtual Reality) 。综艺类节目中，需要让现场观众看到虚拟的物件，所以大多采用VR技术；但在演播室中通过摄像机向观众传递信息，成本更为低廉、更为简化的AR技术使用得更为普遍。
随着融媒体概念的不断推出以及观众对节目审美能力的不断提升，视频信号已由传统的PAL制提升到了1080i。多种媒体平台的出现，使得观众对媒体行业的要求越来越高。媒体人除了坚守“内容为王”，在节目形式及技术创新方面也要有新的追求。
在贵阳广播电视台新演播室的设计中，不仅使用了多屏互动设计，还加入了前景虚拟植入技术，能在有限的演播室内不受空间的限制，多形态、多样式、多方位地呈现节目内容。
增强现实技术 AR将摄像机信号和三维的虚拟场景同步渲染并合成在一起，将真实环境与虚拟物体叠加在同一画面或空间内，使得实景与电脑图形高度融合，并采用摄像机的传感器实时回传数据，进而实现实时跟踪技术，使植入的三维场景跟随摄像机的景别同步变化，呈现出无缝衔接的完美画面。
由于在虚拟植入技术中，三维的虚拟场景是置于摄像机现场信号的前面，无需应用到色键抠像技术，因此真正意义上摆脱了传统虚拟演播室技术必须基于蓝箱的限制。
一、虚拟植入系统的主要构成
虚拟植入系统主要是由跟踪系统、渲染工作站和图形创作系统三部分构成。
其中，跟踪系统是利用架设在云台上的精确传感器计算出摄像机与实际场景的相对关系，并将摄像机运动的参数传回；因云台的不同，可分为固定机位虚拟云台、摇臂虚拟云台、轨道虚拟云台和自走虚拟云台。
在贵阳广播电视台的节目运用中，综合考虑镜头的丰富运动性与场地的实用性，采用了摇臂虚拟云台。
这不仅能够满足多角度、多方位的虚拟成像效果，也可以代替传统的手动摇臂云台，使得在节目转场镜头中镜头运动更为平滑、精准。摇臂虚拟云台不仅拥有传统虚拟云台的推、拉、摇、移传感器，还在此基础上增加了臂体的上、下、左、右运动传感器，使得镜头活动范围更大，并能完成不同高度和方位的景别拍摄。
渲染工作站中的 iTrackingPool 软件负责将虚拟摇臂云台回传的各个传感器数据进行精准计算，计算出实际摄像机的物理空间关系以及镜头拍摄角度与焦距，并将运动参数与事先设计好的三维场景实时渲染合成，获得正确的空间透视关系，再与实际摄像机画面进行叠加，得到最终的播出画面。
图形创作系统负责完成前期虚拟的三维制作，包含虚拟物件、虚拟事件还原、虚拟动画、虚拟场景、前置虚拟数据分析和前置虚拟图片等。
目前，贵阳广播电视台拥有新建演播室的三维模型，将三维模型和传感器数据导入系统中，图形创作系统即可生成摄像机与实景的位置关系并模拟摄像机拍摄的画面。在画面中，利用演播室内的元素进行模板的动画制作，使得虚实结合的画面更加自然，与实景融为一体。
新的演播室在设计阶段，将主播区与大屏、前景虚拟完美结合，丰富了节目镜头画面，为节目创作人员大胆创新提供了坚实的平台基础。通过摇臂摄像机的拍摄与虚拟渲染器画面的叠加，呈现出前景虚拟的画面。
镜头规划综合了新闻节目与民生资讯的各种元素，用更加活跃的播出流程和丰富的虚拟场景，将新闻现场带到演播室中。
虚拟植入系统将“3D 场景渲染技术”“实时视频处理技术”“外部动态数据库的实时接入技术”和“摄像机定位跟踪技术”紧密结合，配置了一套法国进口的自动摇臂机器人，配合 medialive集中控制管理系统，使节目录制更加快捷、高效、精确。
并且，系统可根据不同节目提前在虚拟云台上设置跟踪点位，存储镜头运动轨迹。在节目录制中，摄像机根据事先预存的运动轨迹，进行自动跟踪、走位，实现一键操作，完成节目录制。
对于不同场景的需要及外部数据的实时变化，提供三维模型实时渲染、更换，外部数据实时图形图像化呈现，实现丰富灵活的实时场景处理。
二、虚拟植入系统的节目应用实际
应用过程中，虚拟植入结合各节目特点作了相应的整合播出。
一是节目播出中，把与内容相关的视频及图片使用前景虚拟，将节目更直观地呈现在观众眼前，把新闻现场带到演播室中。
在《月东时间》节目中，将大屏作为背景，导视部分采用前景虚拟的方式，配合主持人解说，镜头画面层次分明，信息展现全面，采用前景导视的表现形式吸引观众对节目内容的关注。
导视模板根据现场地台高度以及出像画面与主持人的位置关系确定模板位置，使得模板“真正”地出现在地台之上，配合运动镜头的使用，达到画面的一体性。
二是配合主持人的解说配置相应的虚拟数据图表，以数据新闻可视化的形式，帮助观众直观观看及理解，使节目内容一目了然。
在《直播贵阳》节目中，多次采用前景虚拟应用，在事件解说中，将缺乏画面的新闻现场通过前景虚拟以图形化的方式呈现给观众，为节目内容作有力支撑。大数据时代下，让越来越多的人更加直观地体验到数据所反映的内容，体会到数据的重要性，将带给观众更为直观、全面的信息。
三是更直观、逼真地模拟事件发生时的场景，有助于事件更加真实地呈现给观众。
同样在《直播贵阳》节目中，对于突发性、重要性的事件，在口播时，同时使用前景虚拟事件还原的方式将新闻内容做成虚拟动画的重现，并辅助大屏播放事件相关图片，减少主持人口播的枯燥性和单一性，增强了观众的视觉感。
四是在体育赛事上使用虚拟植入，可以对赛事的相关规则及事项作出更直观明了的模拟。
在小板块“一探究竟”中，配合主持人解说，将实验事件采用前景虚拟的方式呈现，观众可以边听边看，在有限的时间中可以展现更多的资讯，帮助观众了解实验原理，同时增加节目的看点和趣味性。
在《大成秀》节目中，虚拟前景模型与大屏背景内容相呼应，配合主持人对当地人文景观的解说，呈现给观众色彩丰富、场景鲜明的镜头画面。
除了贵阳广播电视台的基础应用方式，虚拟植入还可以用于做节目冠名、虚实穿越以及吉祥物动画等方面。
通过虚拟前景的植入，节目的呈现方式将更加丰富、灵活多变，配以各种绚丽的效果，可以提升视觉冲击力，呼应栏目主题，使节目更具科技感和可看度。
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