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，它將計算機制作的虛擬三維場景與電視攝像機現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進行數(shù)字化的實時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實現(xiàn)兩者天衣無縫的融合，以獲得完美的合成畫面?，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報服務。廣西衛(wèi)視《天氣預報》節(jié)目作為全區(qū)接收面最廣、受眾最多的一檔天氣預報節(jié)目，最先引進虛擬演播室制作技術(shù)對節(jié)目進行改版。

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

【中圖分類號】G222 【文獻標識碼】A 【文章編號】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，它將計算機制作的虛擬三維場景與電視攝像機現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進行數(shù)字化的實時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實現(xiàn)兩者天衣無縫的融合，以獲得完美的合成畫面。廣西衛(wèi)視《天氣預報》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報節(jié)目，最先引進虛擬演播室制作技術(shù)對節(jié)目進行改版，通過三維虛擬場景、模型與主持人的互動提高節(jié)目觀感、獲得主持人與數(shù)據(jù)交流的想象空間。

但天氣預報節(jié)目又和普通的電視節(jié)目不同，它需要通過大量的實時觀測數(shù)據(jù)支撐，所以我們在對新節(jié)目進行改版的時候，不僅引進了虛擬演播室技術(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，每天使用的天氣預報圖文需要臨時制作。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)，自動生成氣象影視節(jié)目中使用的氣象云圖動畫（如圖2所示）、雷達回波拼圖、地面觀測實況圖、天氣形勢示意圖及數(shù)值預報產(chǎn)品圖等天氣圖標、模型，還能根據(jù)氣象數(shù)據(jù)自動生成城市預報版圖。系統(tǒng)支持對各類圖片、視頻、三維文字的處理輸出。

關(guān)鍵技術(shù)：運用VB+Accsee數(shù)據(jù)庫的程序設計方法，從廣西自動氣象站數(shù)據(jù)庫中讀取雨量和氣溫數(shù)據(jù)（格點數(shù)據(jù)），以及雷達回波等數(shù)據(jù)。通過一定的算法，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Weather Central系統(tǒng)能夠識別的第四類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動提取和轉(zhuǎn)換制作氣象節(jié)目所需的常用氣象數(shù)據(jù)；運用3Dlive模塊的各功能層、動畫制作的關(guān)鍵幀技術(shù)、三維物件的攝像機技術(shù)，設計和建立常用氣象動態(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，無論是單張的靜止圖片還是變化動畫，都是可以攜帶地理信息的。在此基礎上，只要讀取系統(tǒng)可識別的氣象數(shù)據(jù)，比如逐小時全區(qū)自動站雨量統(tǒng)計，相應的圖像就可以由系統(tǒng)自動生成，生成的圖像可以根據(jù)時鐘層的設置實現(xiàn)靜止的或者動態(tài)的（如圖3所示）；其中，動態(tài)的圖像能讓氣象信息的傳播更加直觀生動和通俗易懂。因此，通過研究，可以實現(xiàn)不再使用傳統(tǒng)的手描方式進行氣象圖像的制作，而是充分應用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)的動態(tài)圖像表現(xiàn)得更為科學、方便和快捷。

2 虛擬場景的制作

在虛擬演播室場景的背景之下，演播室圖像可以展現(xiàn)出靜止或運動的狀態(tài)。而且借助于虛擬場景，人們可以通過原有三維圖像科學地分析實際場景的構(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，從而提升場景的外展現(xiàn)力，帶給人們更加真實的視覺體驗。我們運用現(xiàn)今最快捷和效率最高的實時真三維/多角度包裝設計及制作軟件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、編輯欄、物件、特技、物件樹、編輯視窗、播出時間線、空間變換、物件屬性、歷史記錄、本地檔案、時間線、資源、素材列表、快捷鏈接等部分組成。

“攝像機”部分可提供自身坐標、透明通道、運動軌跡、選中物件、四視圖及攝像機管理等參數(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。“物件樹”部分可以可視化編輯窗口中的所有元素，元素擁有物件、特技、紋理、文本等功能?！拔锛傩浴辈糠质菍Ξ斍八夭乃褂玫臒艄夂蛨鼍斑M行控制，對物件、紋理的大小、位置和其他的設置進行修改；選擇不同的物件及特技顯示不同內(nèi)容?！皶r間線”制作動畫，調(diào)整動畫曲線和關(guān)鍵幀等。

iArtist的優(yōu)勢：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)的擴展性。

3 攝像機跟蹤技術(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、色鍵控制器、切換臺、圖形工作站、跟蹤系統(tǒng)組成（如圖5所示）。

攝像機跟蹤技術(shù)是虛擬演播室中的關(guān)鍵技術(shù)，是攝像機判斷主持人與虛擬背景之間的相對位置關(guān)系，通過調(diào)整鏡頭運動和空間位置參數(shù)連續(xù)跟蹤使之實現(xiàn)同步。在虛擬演播室天氣預報節(jié)目錄制過程中會配備2臺攝像機，攝像機擁有運動檢測與識別系統(tǒng)，可檢測攝像機各項運動數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C圖形工作站進行大量計算。此時，不只有現(xiàn)場攝像機在運動，虛擬攝像機也會隨著真實攝像機的運動對其進行同步監(jiān)控，將其作為目標鎖定。

演播室系統(tǒng)視頻合成是通過色鍵摳像完成的，攝像機拍攝的前景圖像經(jīng)過色鍵合成器摳像處理，與計算機生成的虛擬背景實時合成圖像輸出。主持人在綠色的實景里錄制節(jié)目，以計算機三維動畫“虛擬”出的場景取代道具實景，攝像機所拍攝的是虛擬畫面應用空間的組成部分，現(xiàn)場所有布景全部由單一的綠色來取代，以作為摳像的基準色，圖像的前景是通過攝像機拍攝到的主持人的畫面素材，主持人所在的實景現(xiàn)場的全部綠色區(qū)域?qū)⒈缓铣傻接嬎銠C三維動畫生成的虛擬場景中。

4 需要注意的地方

因為使用了色鍵技術(shù)會產(chǎn)生延時，所以必須考慮聲音問題。由于前景視頻被延時，所以我們將視音頻素材鋪在大洋非線編上時，聲音線往右挪十幀，就可以保證聲畫同步。

5 結(jié)語

改版后廣西衛(wèi)視《天氣預報》正式播出以后，受到了觀眾的好評，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，除了給觀眾帶來耳目一新的視覺感受，也使得氣象圖文的表現(xiàn)愈加生動，觀眾對一些氣象知識的解讀更加容易。

參 考 文 獻

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

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

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

[責任編輯：鐘聲賢]