虚拟演播室的虚拟仿真技术
近年来,计算机图像技术突飞猛进,虚拟演播室技术就是计算机图像技术应用于传统的电视演播室的产物,现在已经非常成熟,在世界各大电视台广泛使用,使电视节目发生了前所未有的变化。
与传统的演播室相比,虚拟演播室在技术上最大的特点是应用了虚拟背景,也叫虚拟场景。这个虚拟背景是通过计算机三维动画软件生成的三维结构图形,能使节目制作摆脱现实世界的局限,充分发挥电视编辑的想象力和创造力。
在整个虚拟演播室系统中,主要的重点和难点是将演员或主持人与计算机三维模型构建的虚拟背景建立联系,使他们能实时地按照正确的位置、透视关系真正融合在背景中,从而产生真实自然的视觉效果。在目前的大多数虚拟演播室系统中,由摄象机采集实景信息或者由传感器采集摄象机的运动信息,是两种最常见的建立虚实关联方法,具体实现手段主要是网格定位技术和机械跟踪技术。
网格定位技术在现代的虚拟现实技术中应用广泛,是基于图形识别技术的一种传统识别技术。一般来说,图形识别系统都采用网格作为可识别的图形,由摄象机拍摄网格图形的变化,通过判断这些变化来决定三维背景的相应改变。这种方法简单实用,但是成本比较高,产生的图像延时时间也比较长。
通常,虚拟演播室系统采用高性能的计算机图形工作站来处理虚拟背景,并控制摄像机的追踪定位系统,这个图形工作站的性能如何,决定着虚拟演播室的最终效果。通过传感器或者定位装置,把摄像机的位置、高度、俯仰摇移和镜头焦距改变等多种参数传送到计算机中,计算机就能够计算和控制相应场景的变化,使演员、道具和虚拟场景大小合适,协调运动,形成正确的透视关系,并合成为一个图象输出。这时候,我们看到的演员和道具就如同置身于真实的场景之中了。
在当前的虚拟演播室中,机械跟踪技术是主流的跟踪定位手段。通常,机械跟踪系统被安装在摄象机的三角架或者基座上,称为摄象机跟踪基站。通过不同位置的机械传感器,可以采集到摄象机的三维位置变化信息和相关的透视数据。根据这些数据和信息,计算机就能够产生透视关系合理的三维虚拟背景图形,以假乱真了。
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