学文网[关键词]虚拟演播室；二维系统；三维系统
近年来，构建于虚拟现实技术基础上的虚拟演播室技术得到了突飞猛进的发展，它从一种前导性技术逐步进入到电视节目的制作中，其应用领域涉及新闻、访谈、体育、天气预报等方面。虚拟演播室有效地提高了场地的利用率、降低成本，并带来了电视节目制作的一场***。随着频道专业化、栏目个性化、节目精品化的提出，运用科技手段丰富屏幕效果已经成为影视节目制作必不可少的举措，虚拟演播室以其先进的节目制作方式逐渐被人们接受，并被广泛应用。
根据工作原理的不同，虚拟演播室可以分为二维系统和三维系统两种类型。
二维虚拟演播室。二维系统通常以一副或一组平面***片为背景，根据摄像机推、拉、摇的参数变化对整幅***片进行缩放处理以提供相应背景。***片是事先利用建模软件设计好的，也可以是用专门的制***软件制作的。
三维虚拟演播室。三维系统是基于Open-GL***形渲染平台之上，采用高质量的专业3D加速处理卡，配以相应的场景处理技术，来保证系统能够流畅地运行复杂的三维场景。三维系统的特点是构建真正三维的虚拟场景。在专业***形加速平台上，根据摄像机推、拉、摇、移的参数变化进行实时的三维填充和渲染。
虚拟演播室系统的二维、三维的区别。由于二维、三维虚拟演播室的构建原理不同，因此他们的系统特点、产品结构、工作方式以及最终合成效果等方面有着本质的区别。
1.场景渲染方式
二维系统是对平面***片进行处理，它是一个“预渲染”系统。把用建模软件设计好的场景事先渲染成一张或一组***片，再把这些***片装入***形工作站。CPU根据摄像机镜头的变化进行相应的缩放处理，然后传给视频处理模块。视频处理模块根据同步信号处理模块传来的外来同步信号，将变换后的***形当做视频处理，同时还要完成活动视频处理模块送来的外来活动视频的贴***处理。最后得到符合电视标准的视频信号，送入数据缓冲区。完成视频信号输出。
三维虚拟演播室系统的渲染核心中，CPU在对场景进行处理后，把用三维建模器生成的矢量***形文件的顶点数据送入渲染核心的***形处理流水线中。这些顶点代表了场景各个三维物体的模型，并且包含多组不同的数据，如顶点坐标、纹理坐标等。渲染核心首先对这些顶点数据进行最基本的几何变化，如坐标变换、平移缩放等，另外还对场景中的光源进行处理，如点光源、单方向光源等。经过这一步之后，产生的顶点坐标就是已经经过变换并且带有光照效果的顶点数据，接下来要进行裁剪、三角形设置和光栅化、然后再对这个计算机***形进行视频处理，同样包括对活动视频的视频贴***处理和对同步信号的处理。最后才能输出符合电视标准的视频信号。
2.传感跟踪系统
二维虚拟演播室的跟踪系统只对摄像机变焦、聚焦、俯仰和平遥这四个量进行跟踪和处理，摄像机机位无法移动。而三维虚拟演播室的跟踪系统则能对摄像机的推、拉、摇、移等多个量进行全方位的跟踪和处理。摄像机机位可以任意移动。产生这一差异的原因就是对虚拟场景的渲染模式不同。对于二维系统，它处理的是平面***片，无论摄像机移动与否，其背景始终是一副合成好的***片，场景没有景深的概念，***片中物体的空间位置也不随摄像机的移动而改变。因此，移动机位对于二维虚拟演播室而言没有意义的。只有在三维系统中，由于场景是由模型所构建，物体具备三维属性，是立体的；而且物体之间相互***。因此就可以随着摄像机的移动而表现出整个场景的景深、空间位置关系的相应变化以及场景中物体中物体的各个侧面，也就能够表现出三维场景的特点和三维属性。从某种意义上说，是否支持移动机位是区分二维、三维虚拟演播室的最直接的特征。
3.场景显示效果
三维系统的虚拟场景建立在矢量模型实时生成的基础上。因此当摄像机推进场景时，无论场景放大到什么程度，都可以保证三维场景清晰地显示。而二维系统的虚拟场景只是一副平面***片，并非实时生成，由于受到PC总线带宽的限制，只能用视频***形卡有限的缓存存放有限大小的***片。即使采用反走样技术，当场景放大到一定程度时，由于显示元素的缺乏，依然会出现马赛克或***像的现象。这在很大程度上限制了摄像机的近景表现范围。
4.场景范围
由于二维系统的虚拟场景***片大小的限制，在实现应用时摄像机的推、拉、摇、移只能做小范围的运动，角度范围一般只有45度左右；否则就会明显“穿帮”。比如摄像机镜头摇出虚拟背景的范围；合成信号出现“黑屏”现象；或者出现另外一种现象：摄像机角度在变化，但场景中物体的空间位置关系却没有随之相应变化。
而三维系统的虚拟场景是建立在实时渲染生成的***形平台上的，场景的大小不受限制。同时，配合无限蓝箱技术还可以实现全场景显示。可以在一个非常小的蓝色背景演播室里演绎出一个无限大的演播空间，从而克服了真实演播室的物理空间限制。这样的场景不受时间、空间、距离的限制，只要符合节目要求，创作人员可任意想象、自由发挥。
5.场景调整
三维场景中的物体都是模型搭建的，只需选中需要修改的任何物体，即可实时地随意改变其大小、位置、颜色以及材质。而在二维虚拟演播室系统中，想这样实时地修改是不可能的。因为二维系统中的背景是已经渲染好的一幅***片，其中的物体是无法修改的。必须退回到原始建模软件下进行修改再重新渲染成***片，然后再调入系统中使用。由此不难看出，二维虚拟演播室系统的工作流程既不方便又不浪费时间，无法满足电视节目制作中随时出现的灵活应用与时效性的要求。
综上所述可以看出，三维虚拟演播室无论从性能、功能、技术参数、实际应用、稳定性等各方面都明显优于二维虚拟演播室系统。而且就目前计算机的CPU的处理能力以及整体运算速度的迅猛发展，二维以及二维半的系统也不会有太大的性能改善，其未来的发展空间非常有限，很快会因为落后而淘汰。而真正的三维虚拟演播室系统的未来发展空间将非常巨大，其性能也会随着计算机的性能和运算速度的快速发展而不断地迅速提高。因此，在我们构建演播室系统时，应该考虑到整体系统的先进性和扩展性。不难看出，三维虚拟演播室系统具备较大的优势和广阔的发展空间，已经被越来越多的用户接受。（编辑/李舶）