虚拟演播室的灯光场景及选用摄像机

摘　要：灯光系统和摄像机频繁的人工调试直接影响到虚拟演播室系统。笔者详细介绍怎样布置虚拟演播室的灯光场景和怎样选购摄像机，旨在最大限度的降低灯光系统和摄像机对虚拟演播室录制节目的影响。从而有效的提高节目的质量，提高虚拟演播室系统的效率。

关键词：虚拟演播室系统； 灯光场景； 摄像机
随着经济的不断的发展，虚拟技术也得到了很大的发展。目前虚拟演播室系统能够真实的再现前景图像中各个细节。抠像质量也有了很大的提高，能获得更加逼真的合成图像。影响虚拟演播室系统的因素有摄像机、蓝箱以及色键等，其中蓝箱和色键在安装好后无需过多的调试。灯光系统和摄像机对虚拟演播室的影响最大，需要经过很多次的调试，笔者阐述灯光场景的布置和摄像机的选购。
1 虚拟演播室的的灯光与场景
　　虚拟演播室图像合成的关键在于灯光的合理布置，不合理的布置灯光会造成图像失真，造成色键器无法正常工作。
1.1 前景物体的灯光布置
第一，保持前景物体和背景图像光照的一致。虽然前景图像中只有一个人物，但也不能简单使用平面布光。在布置前景灯光时之前应该仔细的分析背景照明状况，以保证合成图像的真实效果。光线在背景物体上产生的效果应该在前景物体上得以体现。第二，再现背景图像光照射在前景物体上的效果。通常比较明亮的背景图像会或多或少的照射到前景物体上，因此要在前景物体上打上逆光和测光，对于蓝幕反射在前景物体上的蓝光，在使用时无需用有颜色的灯光来消除，因为色键控制中本身就安装有蓝色消除电路。之所以要布设逆光和侧光，是因为背景图像在真实的场景中也会一定程度的照射在前景物体上。合理的布设逆光和侧光能够让前景物体和背景物体在光照下看起来更加的协调。第三，消除前景物体黑色边缘。蓝幕较亮的话会照射到前景物体的边缘上，使前景物体的边缘看起来很亮，但色键控制的蓝色消除电路会将这些照射在蓝幕光消除掉，这样就会导致前景物体上出现黑色边缘。施加少量的测光在前景物体上能够消除进行图像合成时背景图像边缘上出现的黑边。第四，调整主光源和幕光灯的顺序。假如演播室的空间很小就要先布置前景物体的灯光，因为这时布置前景物体的灯光可以投射到蓝幕上面。布置好前景物体的灯光以后，再加一些灯光以均匀照射到蓝幕并使蓝幕有合适的亮度。
1.2 蓝幕的灯光布置
第一，等光强原则。要想达到理想的合成效果，应该使蓝幕和前景物体上的灯光强度保持一致。简单的说就是用测光表测到的前景物体上的值和测到的蓝幕上的值是相等的，或者是在前景物体和蓝幕处放上灰色的反光板，在摄像机上会看到相同的输出电平。第二，均匀照射原则。也就是说保证灯光均匀照射到蓝幕上，在布置蓝幕的灯光时，要将它想象成布置合成图像中背景图像的灯光。这样蓝幕上的暗区会反射到合成图像的背景部分，使背景部分也产生一个暗区，要利用蓝幕上物体的亮度来控制合成图像的背景亮度，这样可以重现色键控制中的阴影。第三，色温恒定的原则。要保证蓝幕灯光色温的均匀，不均匀的色温会使合成图像上前景物体边缘的色调不一致，造成蓝幕上灯光色温不一致原因主要是调光设备的使用，在使用调光设备时虽然能使灯光的强度减小，但是却让灯光上的电压也降低了，从而导致了灯光色温的降低。还有一个原因造成了蓝幕色温的不均匀，那就是演播室里有很多的大的有色物体，这些物体的反射光使蓝幕上的局部色调发生了变化。第四，先布前景光，后布蓝箱光。因为三基色柔光灯有很大的发光面积，要想使灯光的布置满足计算机抠蓝的效果，先布设前景光，前景光会一定程度的照射在蓝箱上，前景照度满足要求后再适当的对蓝箱进行补光。第五，立体布光。传统的演播室为了满足电视灯光的要求，都是采用三点式的布光原理，而虚拟演播室则在处理抠蓝上运用的是色键器消除技术。所以要想避免蓝光影响到前景物体，产生阴影，就应该树立起立体布光的意识，因为蓝光反射光会对阴影产生作用，这块阴影经过虚拟演播室的模块处理以后会被色键器的蓝消除电路消除。
1.3 杂散光的处理
　　蓝幕上出现的杂散光可能会导致图像的背景产生雾状影像，合理的布置灯光能够有效的消除杂散光，比如说在设置灯光时，可以让头顶的灯光稍微的偏向蓝幕的那边，避免让头顶的灯光直接照射到地面。
2 虚拟演播室用数字摄像机的技术分析和选型
2.1 数字摄像机的技术特点
    半导体技术和集成电路的飞速发展使摄像机技术面临着新的发展机遇，摄像机由最开始的黑白摄像管发展为现在的彩色CCD，摄像机的电信号处理类型也经历了几个阶段，从最开始的模拟复合、模拟分量，到部分数字处理、全数字处理，发展到后来多路SDI数字信号的直接输出。摄像机由两个部分组成：光学系统和电路处理系统，连接这两个系统的是十分重要的光电转换器件CCD。摄像机的作用是可以实现光电转换。光学系统也是由两部分组成：镜头和滤色片。镜头的由很多部分组成，比如伺服控制、聚焦镜组、变焦镜组等等。CCD作为光电转换器，具有体积小、灵敏度高、信噪比高以及省电耗的优点。使得数字摄像机也同样具有功耗低、质量强和体积小的优点。CCD的类型有很多，如果按照它的制造工艺和电荷转移方式分的话，可以分为三种：FT型、IT型和FIT型。
FIT型CCD是FT型和 FIT型CCD的加强版，集合了这两者的优点，避免了图像出现水平和垂直拖尾，在高档的广播级摄像机中用的比较多，事实上电路系统是处理和控制CCD转换成的电信号的系统。相对于模拟摄像机而言，数字摄像机的特别之处就在于它在处理的过程当中应用比模拟信息的处理更加优秀的全数字技术。
2.2 数字摄像机的选型
在选择摄像机时，要想使它的性能价格比都比较好，就要深入的了解摄像机的技术特点和指标。可以从这几个方面来判断；CCD像素数、A/D 转换器量化比特数、CCD类型、DSP处理能力以及使用场景、销售价格、消耗功率以及售后技术指导等。技术指标中包括分解力、信噪比、灵敏度以及调制深度、最低照度等等。其中，最低照度和灵敏度有关，也和信噪比有关，照度越低，视频的信号越低，画面的质量就越差。使用环境不同，对摄像机的性能要求也不同。所以在选购摄像机时，不但要对技术指标进行测评，还要对它的使用环境、调整控制功能、可靠性、价格以及售后服务做全面的评价。尤其是要注意高亮度和低照度两个 极端条件下的信噪比、清晰度以及色彩、层次等项目。除了这些客观的评价以外，对摄像机输出图像的主观评价也十分重要。                                                    
　　总而言之，灯光系统和摄像机对演播室系统有着巨大的影响。所以我们在布置灯光场景以及选购摄像机时要尽量的满足各项标准，熟悉数字摄像机的特点，以便进一步提高节目质量，使虚拟演播室系统发挥出更大的作用。
参考文献
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[2] 刘亚斌. 虚拟演播室的灯光设计. 有线电视技术，2008（6）.
[3] 罗长生，陈福民. 摄像机自标定算法在虚拟演播室中应用. 计算机工程与科学，2005(12）.
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