电视演播室数字化发展情况

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1、电视演播室数字化发展情况信息技术中心 刘仲生电视演播室是电视节目的原始中心，目前，随 着数字技术、计算机技术以及数字压缩技术的发 展和应用，电视演播室技术正呈现出从模拟向数 字化发展趋势。数字化是指将模拟视、音频信号 进行周期取样、量化、编码、形成只有0和1两种 状态的数字信号进行处理和记录。数字信号与模 拟信号相比，具有信噪比高、记录密度高、误码 纠错能力强，便于计算机应用等优点，相应地数 字设备具有性价比高，操作方式灵活，易于网络 化等优点，因此演播室系统技术的数字化已势在 必行。一、演播室虚拟化1. 虚拟演播室的特点虚拟演播室系统VSS是近年来随着计算机技术 飞速发展和色键技术不断改进而

2、出现的一种新的 电视节目制作系统。在虚拟演播室系统中，摄象机的工作状态信息传送 给图形工作站，计算机依次得到前景物体与摄象机之 间的距离和相对位置，从而计算出虚拟场景物体与摄 象机之间的距离和相对位置，从而计算出虚拟场景最 适宜的大小、位置，并按要求计算生成虚拟场景的三 维模型。现场视频采用色键原理，将主持人或演员置身于蓝 色背景幕布前表演，然后利用切换台上的色键功能将 主持人从兰色背景中分离出来，实时地与计算机产生 的三维模型完美无缺地集成在一起，构成一个现实中 不存在的，但是在电视画面上却又起到演播室作用的 那种假想的新的环境和气氛，最终得到把将实拍的人 物与虚拟景物无缝地融合起来的画面。

3、2. 虚拟演播室的优点虚拟演播室系统用软件来生成背景和道具,它可以制 作出实际不存在的或难以制作的场景,并可以在瞬间改 变场景,可以制作出真实演播室无法实现的效果.其空间不受物理空间限制，摄象机可以以360旋 转，还可以引入大量虚拟特殊环境与道具，因此可创作 出更丰富，更吸引人的节目，使导演在很大程度上摆脱 了时间、空间和道具制作方面的限制，获得了更大的创 作的想象空间，能够以低廉的成本产生新奇的视觉效果另外，由于场景的制作、修改、保存等在计算机上 进行，制作和更换电子布景快捷简便，节约了大量的人 力、物力、财力而且缩短了节目制作周期，提高演播室 的利用率等等。虚拟演播室虽然具有诸多的优越性，

4、但 它由于价格昂贵，普及和推广有一定的难度。在虚拟演播室节目制作过程中，确定摄象机的状态 信息非常关键。虚拟演播室专用数字摄象机通常为二到 三个，摄象机配有运动检测和识别系统，即摄象机跟踪 器，其跟踪方式有光学识别系统和机械传感式系统两种 ，其原理是将检测到的摄象机的推、拉、摇、移、聚焦 、变焦乃至升降等传感部位的运动数据，通过一个“传 感器”装置传输到“校准器”，这样，理想情况下，现场 摄象机与虚拟演播室中“虚拟”的摄象机被相对地锁定在 一个位置上。当现场摄象机运动时，虚拟摄象机受跟踪 器的控制可以实时地与现场摄象机保持同步。虚拟演播室1. 摄象机的锁定虚拟演播室的另一重要而独有 的问题是摄

5、象机之间的位置关系, 虚拟摄象机与真实摄象机的初始 位置并无直接的关系,它可以放在 虚拟空间的任意位置,当演播室有 两台以上摄象机进行切换时,必须 保持实际演员和布景在虚拟演播 室中的位置不变,也就是与虚拟景 物的关系不变，否则在切换时， 观众会看到演员从背景中某一个 地方跳到另一个地方，在视觉上 会造成不真实的效果。由于真实物体与演员是由真 实摄象机给出，背景由虚拟摄象 机给出，所以必须对虚拟摄象机 进行位置锁定，即虚拟摄象机之 间的距离与真实摄象机之间的距 离相等，且推、拉、摇、移的初始量（原位矢量）与真实摄象机 的位置方向关系保持一致，才能 进行切换。2. 变焦、聚焦与景深实际拍摄时，摄

6、象机的聚焦点一般都是跟踪主持人，如果此时前景和 背景都聚焦得十分清楚，会产生景深的不自然感，尤其在特写镜头时，背 景应该是虚焦的，使前景、背景如同出自同一摄象机，否则，这种虚拟演 播室是不成功的。3. 色键与篮箱目前,多数虚拟 演播室采用蓝箱 进行抠像,蓝箱主要 有一墙一底式,二 墙一底(一角)式 和三墙一底式3种 其中三墙一底式 能给出更大的空 间,摄象机机位限 制小,摇摄范围大 蓝箱必须保证均 匀的兰色背景,特 别是在墙面、墙地交接处不能有接缝的痕迹。同时，由于节目制作过程中采用了色键技 术，演员及真实道具在蓝室中投下影子也要随演员及道具一起进入虚 拟空间，人物和环境景物在演播室灯光下的影

7、子会被抠掉，造成一种 不真实感。由于色键技术的使用，因此会产生延时，不仅要求系统增 加前景视频延时单元，而且必须考虑其他问题，一个是声音，由于前 景视频被延时，为了保证声画同步，需要增加视频帧同步器，另外由 于延时，给演员观看反馈监视器上的 合成图象以确定动作增加了难度。4.计算机技术虚拟演播室系统配备的 计算机是一个小型计算机网 络,主机为网络中心,它是虚拟 演播室的控制中心,是虚拟演 播室节目制作的“导演台”。 它除了调用和调整事先作好 的三维虚拟场景外，还负责 向图形发生器传输图象数据 及各种处理由摄象机跟踪器 传来的摄象机运动数据，根 据主机传来的摄象机运动数据实地计算出虚拟的三维电脑

8、场景的运动，以保证其输出的虚拟背景与 真实的前景同步。在虚拟节目准备中的一个重要任务是建立三维模型，虚拟演播室的 背景图象可以是来自录象机或摄象机的活动视频，也可以是静止图象等 但使用最多的是由计算机创作的二维或三维模型，即虚拟场景。虽然虚 拟演播室的背景原则上说可以无穷地变化，但是背景的创意，三维建模 等工作相当复杂，不在是一、二个人就能充分使用好的系统，它需要导 演、创意者、美术设计、二维建模者、三维建模者，演员及虚拟系统的 操作者等人员的通力配合。因此，对于一次性节目背景的制作而言，虚 拟演播室的功能，创造出高质量的特技效果，还在于制造者的想象力和 他们之间的配合。二 . 演播室设备数字

9、化演播室设备主要有视频设备,包 括摄象机、录象机、编辑系统、切 换台和音频设备、灯光设备等。电 视节目制作中，摄象机、录象机又 是核心设备，在节目制作环节中起 到“瓶颈”作用。它们的数字化在相 当程度上提升了节目制作的质量。1. 数字摄象机摄象机是电视前端信号的采集设备,在视频系统中占有很重要的位置 普通的模拟摄象机是把光学图象转变为模拟电子信号,在传输和储存时 容易产生图象质量的下降。数字摄象机的工作原理与普通摄象机有些不 同，数字摄象机是由光学透镜组将图象会聚到CCD阵列，由CCD将光 信号转换成数字信号，CCD生成的数字图象保存在存储设备中。虚拟演播室专用数字摄象机通常为二到三个，与普通

10、数字摄象机相比，虚拟演播室用的摄象机除了镜头和云台外，还配了运动检测和识别系统即摄象机跟踪器，为了获得高清晰度的节目源，演播室数字摄象机配有很好的摄象镜头及高分辨率的CCD器件，为了将信号实时压缩存储，它采用了高速的编码芯片，为了使人们能看到摄象机录取的图象，它采用LCD作为显示器件。另外此类摄象机都增加了16：9和4：3的切换功能，可与笔记本电脑连接以接受遥控，有复杂的自我诊断功能。现在数字摄象机的发展方向是在信号处理上采用更高的比特数，并且有更精确的图象校正，还可以加上网络传输接口，实现网络智能化2. 数字化录象机DVTR在电视节目制作中,视频磁带录象机作为主流产品,一直是制约电视 节目制

11、作质量的瓶颈,在很大程度上决定了整个系统的特点。自1978 年英国广播公司成功地研制出第一台数字DVTR后，DVTR的发展便呈 现出一日千里的态势，从非压缩数字复合到数字分量，又到压缩数字 分量，从D-I到D-5，再到使用数字压缩技术的数字Betacom,Dvcpro 以及DVCAM，大有让电视制作人员眼花缭乱之势。目前，数字录象机的格式之争是当今录象机发展的主题，索尼、 松下、JVC三家公司的数字录象机不断地推出从新闻、到一般后期制 作、再到高档制作及高清晰度电视制作的各种产品，展开全面竞争， 从其销售业绩来看，已是三分天下各占其 一，三种格式长期并存的局面已经形成。3. 非线性编辑系统近年

12、来,随着演播室数字化技术及设备的 发展,录象机在传统节目制作环境中录象机 和切换台共同完成的编辑任务已被非线性 编辑系统所代替。非线性编辑系统一般由计算机主机、视音频处理卡、SCSI硬盘、编 辑特技软件、再加上一些控制装置组成。它基于计算机平台，采用硬盘 （或光盘）为记录介质，硬盘（或光盘）的记录检索方式为随机存取， 在实际工作中大大加快了编辑的速度，提高了编辑的效率，而且编辑精 度可以精确到1帧。这种方法把电视节目素材存入计算机的硬盘中，根据 需要对不同长短、不同顺序进行任意的编辑，同时加上字幕特技和各种 图形动画，还能实现快速配音、配乐、准确同步，最终方便快捷一次性 制成高质量的节目。因此

13、，非线性编辑系统实际上包含了数字特技机、 字幕机、编辑机、调音台的功能。在国内的厂家中，新奥特 公司的新编王NC99、大洋公 司的DY3000、索贝公司的创 意，从功能到画面质量都达到 广播级的技术要求，硬件可以 任意扩展，软件资源丰富。作为一个后期节目编辑制 作系统，字幕机是必不可少的 但目前所有非线性编辑系统都没有能很好地解决字幕的制作播出问题，因此目前的非线性系统还有 待进一步解决好字幕制作问题。现在，非线性编辑系统的发展趋势是：视频图象多层化、特技方式 多样化、相应的视频通道和特技板卡小型化，图形处理能力加强， 硬件和软件的开放程度加大，存储容量加大，同时，为提高非线性编 辑系统的使用

14、效率，各公司都提出了针对新闻和制作及播出的存储和 网络解决方案，并都在努力解决字幕播出中的问题。三 . 演播室网络化目前用演播室制作电视节目 的各个环节之间传送信号主要是 利用模拟方式,这种方法传送信号不仅速度有限,而且易产生信号的衰减和失真,而且在节目长期存储方面,显然要选用先进的数字存储介质,要充分综合考虑到成本维护、升级、检索速度、调动效率等诸多问题，是数字录象机如果继续使用数字录象带作为记录和保存介质，将受到较大的冲击，因为目前可供选择的介质除磁带外，还有硬盘 DVD和数据流磁带。多年来，录象磁带记载的节目资料不但难以检索利用 而且带基的老化使一些珍贵的史料永远消失。随着计算机数据压缩

15、，传输和网络技术的发展，演播室的数字化设备 将与多媒体网络技术紧密结合，按照这种技术，摄象机和话筒等前端信号 获取设备会将所得图象和声音信号直接转为数字信号，并按照无损方式进 行压缩，然后通过网络传给后续设备，以便于检索再利用的，可以长期保 存的是数字节目库。同时，使用这种技术，电视制作的各个环节之间可以 使用网络共享节目素材资源，不同的电视台之间也可以共享节目资源。然而广播级高品质的画面与声音带来 的大量数据和高速同步传输要求，向计 算机网络技术提出了挑战，通用的计算 机网络确实无法满足这种无损信号的传 播，时至今日，高速网络和大容量存储 技术渐渐成熟，给电视媒体提供了再次 腾飞的良机，使电

16、视演播室设备组成网 络成为现实。网络化使传统的、个别的、孤立的资源有机地结合在一起，极大地提高生产 力，创造了全新的工艺流程，将多台非线性编辑系统、虚拟演播室系统、动 画工作站、音频工作站等单机系统组成节目制作、播出及管理等子系统，利 用可传输多种信息的宽带网拓扑成一个大的局域网，再利用广域网实现台内 台外的网络之间互相连通，网络中的几个终端可以同时制作同一节目的不同 段落，将传统的电视节目制作串行工作方式改为并行工作方式，大大提高了 工作效率。当前，我国的电视中心正处在数字化改造、网络化建设的关键时期，其 中，网络化建设对电视媒体的发展，对整个社会带来的变化具有更为重要的 的战略意义和现实意义。在国内，大洋公司、新奥特公司、索贝公司、奥维迅公司都开发了本公司 各自的演播室网络，这些公司的网络都是以光纤技术为核心，多种网络形式 共存，多种平台共存，多种传输介质共享，多种拓扑结构相结合的复杂网络 系统。在已建成的这些网络中，一般都是以光纤网为主，以太网为辅的双网 并行网络结构，配以多台网络版的非线性编辑工作站，光纤网络管理软件和 以太网管理软件，采用以存储体为中心的光纤通道SA