氣象虛擬演播系統建設與應用

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摘要:虛擬演播室是先進的電視節目制作科技，將計算機制作的虛擬三維場景與攝像機現場拍攝的人物活動圖像進行數字化的實時合成。隨著虛擬演播室技術的在氣象部門的不斷應用，氣象影視制作水平不斷提升，天氣預報節目日益精品化。氣象高清虛擬演播系統的應用讓觀眾生動體會天氣預報節目中氣象資訊的豐富多彩，充分發揮氣象影視的公共氣象服務平臺作用。文章介紹如何搭建氣象高清虛擬演播系統平臺，以及使用虛擬演播系統制作天氣預報節目流程，氣象高清虛擬演播系統平臺主要涉及虛擬演播室的設備布局、燈光和隔音設計，虛擬演播系統設備調試等。

關鍵詞:氣象；虛擬演播系統1

995年Orad公司幵發了Cyberset可移動攝像機圖形識別系統，推出了世界上第一套真三維虛擬演播室，2000年中國大洋、奧維迅等公司推出了國產虛擬演播系統，降低了用戶的建設成本，推廣了虛擬演播技術在各級電視臺的應用[1]。2011年，鳳凰衛視的氣象節目《鳳凰氣象站》在國內首次將虛擬演播室系統應用到氣象節目當中[2]。隨著虛擬演播室技術的在氣象部門的不斷應用，氣象影視制作水平不斷提升，發揮了氣象虛擬演播室系統的巨大功效。氣象高清虛擬演播系統的應用讓觀眾生動體會天氣預報節目氣象資訊的豐富多彩，天氣預報節目日益精品化的知識傳播讓觀眾充分了解氣象知識，及時獲得天氣預報信息，指導生活生產，防御氣象災害，充分發揮氣象影視的公共氣象服務平臺作用。本文以安徽省宣城市氣象局高清虛擬演播系統使用為例，介紹色鍵、摳像等虛擬演播室技術和如何搭建氣象高清虛擬演播系統平臺，以及使用虛擬演播系統制作天氣預報節目流程。

1氣象高清虛擬演播系統平臺搭建

虛擬演播室是先進的電視節目制作科技，將計算機制作的虛擬三維場景與攝像機現場拍攝的人物活動圖像進行數字化的實時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實現兩者天衣無縫的融合[2]。氣象高清虛擬演播系統平臺主要涉及虛擬演播室的設備布局、燈光和隔音設計，虛擬演播系統設備調試等。氣象演播室一般大多采用藍色摳像技術，主要考慮藍箱、主持人、燈光、攝像機布局，演播室的長度應不少于8米，寬不少于6米，高以4～5米為宜。墻壁要有隔音層，主持人與藍幕距離2米左右，攝像機與支持人站位距離4米左右，攝像機后留兩米左右。主持人前方和側方應放置兩臺監視器，以便于主持人實時調整自己站立的位置以及手指的方向[3]。在虛擬演播室系統中，色鍵技術的好壞是一個系統性能好壞的關鍵，但關鍵技術是建立在演播室藍箱這個最基本的環境中，這是主持人活動的實際場景，是虛擬演播室的基礎，它的質量影響主持出境效果。設計時特別注意下面幾點：1）演播室空間要能夠滿足攝像機的推拉搖移的范圍要求；2）根據節目的要求來規劃，盡可能減少反射到主持人身上的藍光，設計兩個成90度夾角的立面和一個地臺，藍箱的立面和地臺夾角應大于90度（可采用立面向外傾斜10度的方案），立面與地臺間弧形過渡；3）合理均勻布光，演播室是主持人主持節目的活動區域，要求燈光照明要均勻，光線柔和。氣象虛擬演播區總體照明采用混合的“柔”“聚”光源照明，藍箱區藍箱的反射照度值一般可控制在500～600LX。這樣合成中虛擬場景的畫面純凈、更加真實。虛擬演播室給人物的布光采用主光、逆光、輔助光三點布光法。人物光可根據人物的臉型、體形和服飾等特點進行適當的調整。為了減少主持人在藍箱區移動時人物腳部產生的陰影以及出現雜波和閃動，在地面布設1KW的地排燈。演播室的設計、燈光布置決定摳像的效果，影響拍攝畫面的色調、層次和清晰度，這是虛擬演播室主持人和背景真實圖像合成的關鍵。布置不合理會造成天氣預報節目圖像失真、曝光、過暗等，降低天氣預報節目的整體質量。宣城市氣象局虛擬演播室系統建設使用VisionMagic虛擬演播室服務器和索尼SONYPMW-EX330K高清攝像機共同搭建虛擬演播平臺，同時和大洋非編天氣預報制作系統構成天氣預報節目制平臺。VisionMagic炫彩虛擬演播室軟件具有虛擬切換臺、特技臺、調音臺、內置色鍵器高精度摳像等功能，同時支持無限藍箱、三維遮擋、虛擬特效等功能。色鍵器對攝像機獲得的前景信號與虛擬演播系統產生的背景信號進行處理，從而實現主持人與虛擬場景的合成。系統連接圖如圖1[4]，根據需要適當地調整外圍設備。節目的最終效果取決于整個平臺系統的配合協調。搭建好平臺、安裝好軟件，然后進行板卡的設置，在Advance的頁簽設置tally設置，調整音頻輸入方式。運行軟件，根據實際需求進行初始化設置，包括“輸出調節”“板卡設置”“外設設置”，視頻格式與輸出尺寸要統一，宣城市氣象局高清虛擬演播系統設置的是1080/50i，音頻源為SDI。

2使用虛擬演播室系統制作天氣預報節目流程

第一步：點擊虛擬演播室軟件，進入主界面。第二步：點擊場景庫選擇適合節目制作場景。也可以根據天氣預報節目的需要進行虛擬場景庫的設計，添加云、雨、雷等天氣元素。點擊場景管理中設置三維場景物件屬性，包括可見性、倒影、陰影、色調、紋理等效果，調整物件大小、空間位置及朝向。對場景物件屬性設置，特別注意主持人框、大屏默認比例，高清16︰9，標清5︰4。第三步：對攝像機信號進行定位，將攝像機信號和主持人框綁定，切入虛擬場景。并綁定到目標視窗為虛擬大屏。第四步：無限藍箱可以用虛擬場景覆蓋雜景，有藍色鍵和綠色鍵兩種色鍵供用戶選擇，我們選擇的是藍色摳像。雙擊攝像機信號預覽視窗，進行色鍵設置。系統有兩種色鍵輸出模式：合成模式，攝像機信號與場景色鍵疊加的效果；色鍵模式，顯示為黑白效果，前景對應為白色，背景對應為黑色。首先用色鍵模式、滿屏色鍵進行摳像效果調整，達到視邊界分明的黑白圖片。通過顏色邊界等參數進行調整達到最佳摳像效果。第五步：氣象虛擬場景選好后，默認設置好8個虛擬機位。點擊虛擬機位設置，進行機位、鏡頭、裁切設置，調整虛擬機位。根據節目內容，設置不同景別，使展示的氣象信息更加清晰。第六步：根據節目需要設置主持人畫面大小、主持人朝向、位置等與場景比例合適。第七步：設置特技切換臺，根據需要設置節目制作過程中使用的虛擬機位運動軌跡。氣象節目開場通常使用是遠景，中景、近景運動軌跡，結束則順序相反。第八步：導入需要用到的素材，如拍攝的天氣實況視頻、氣象云圖等。第九步：制作或導入氣象節目字幕模板、虛擬前景，設置好相關屬性。第十步：輸入輸出信號的音量調節，根據實際情況給輸入音頻信號設置延時（單位：幀）。最高支持2000ms的音頻延時。視頻傳輸比音頻傳輸快，適當設置音頻延遲避免成品節目音畫不同步。第十一步：開始節目制作，將相關參數進行保存，保存工程文件.vmf，下次制作節目時，直接導入工程，進行微調。第十二步：使用虛擬演播室系統錄制好錄制主持人出境節目，導入大洋非編天氣預報制作系統，和當天輸出的天氣預報站點節目一同生成天氣預報節目，傳送到各縣市電視臺。

3結束語

虛擬演播室可以設計很多不同場景的節目，通過設計立體雨量柱狀圖來直觀表現降雨量變化情況、餅狀圖表現各種天氣現象所占比例、預報展示圖生動展示天氣預報內容、云圖變化直觀體現天氣變化的趨勢，使我們天氣預報節目的節目信息最大化、節目更有新意。虛擬演播室在氣象節目當中運用體現天氣預報正在往越來越精細化方向發展，利用虛擬技術超強的視覺沖擊力直觀地向觀眾展示天氣預報內容中抽象的科學數據。制作人員可以不斷提高制作水平，開發虛擬演播室強大的功能應用技術，大大提升氣象影視服務公眾的能力水平。

參考文獻

[1]張鋒.廣播級真三維數字虛擬演播室技術的研究與實現[D].濟南：山東大學，2013.

[2]龐蘭.鳳凰涅槃——論虛擬演播室在氣象節目中的運用[J].中國傳媒科技，2013（6）：65-67.

[3]張雪冬，徐立君，白國棟.淺談地市級氣象虛擬演播室建設[J].黑龍江科技信息，2011（9）：31.

[4]嚴小玲.VisionMagic1000炫彩真三維虛擬演播室使用手冊[M].2014.

作者:程筱農 奚和平 單位:宣城市氣象局