XR虚拟演播厅的技术详解

有别于传统的实景演播厅和依靠抠像的虚拟演播厅，XR演播厅是通过专门的LED主体屏幕构成一个可视化的三维显示空间内实现节目制作。

结合扩展现实技术呈现出虚实融合的演播厅效果，节目制作省去了演播厅实景装修、虚拟抠像、后期合成等环节，在节目制作过程中做到了所见即所得的制作效能，不但提高了内容制作的工作效率，而且在场景还原方面有更加显著的优势，广泛应用于广播电视、影视拍摄、新媒体制作、教育传播、主题场馆、虚拟仿真、工业设计、展览展示等 多种领域。

XR演播厅搭建主要包含：舞台设计、实时渲染引擎、播控系统、跟踪方式、导播台、音频系统、虚拟制作系统组成，当然这里有一些是和传统演播厅共用的技术，XR演播厅需要在传统的技术上进行增强。

舞台设计

XR全景演播厅采用由两到三个立面LED屏幕与一个地面LED屏幕拼接组成的显示空间，并在这个空间内展示出立体的虚拟环境，拍摄到的立体虚拟空间是一种基于真实环境叠加虚拟空间的全景显示融合技术。

渲染引擎

设计师根据节目需求在设计软件中，按照演播厅情况设计三维虚拟场景，通过实时渲染引擎将内容传到大屏上，同时可以在虚拟或虚拟植入应用中，实时渲染各种前景和背景三维模型、图片、动画和文字效果。同时，引擎内置了软件色键功能，利用该功能管理员可以极方便地实现对虚拟演播厅或虚拟植入演播中的取色和色键处理，从而更为高效地节省了用户成本。控制人员可以对三维物体、三维文字、三维图片、三维曲线进行实时渲染，并可以通过演播厅控制端在播出中进行实时更改变换，能够在摄像机运动的情况下，保证场景渲染的平滑、稳定、无锯齿。渲染引擎支持全场景实时抗锯齿，具备硬件加速能力，采用32位真彩色，支持像素级光源。几何处理能力高达每秒3亿个三角形，每秒处理像素数量300亿。XR系统中大屏显示渲染引擎和虚拟渲染引擎是同样的渲染引擎。

播控系统

播控系统在这个演播厅环节中起到节目预设的作用，一般是在节目录制前会录制编排单根据编排单来自动控制AR、多机位等系统，播出人员在PLAYER(播控)控制机上准备和播出串联单。字幕播控人员建立一个预先设置好播放顺序的串联单，从而按照预定顺序进行播出。串联单和播放列表通常都由字幕播控人员进行手动触发，每一个播放列表中的图形元素都有一个对应的串联单号，操作员可以在任何时间触发这些元素。PLAYER客户端在系统中显示了一串可用的串联单号码，这些号码可以在文件夹中被事先安排好。

跟踪方式

跟踪方式是系统配置中最重要的一步。作为一个开放式的系统，能够支持包括红外跟踪，超声波跟踪，机械跟踪，摇臂跟踪，移动云台跟踪等多种跟踪方式。通过该系统可以追踪、获取现场摄像机、物体和道具等的定位数据，并实时将数据传输至虚拟系统。其具有定位精度高，延迟低的优势特性。跟踪方式建议采用全机械的跟踪方式，可以保障系统的跟踪精度和跟踪可靠性。

导播台

导播台是对多路电视信号剪辑组合的装置。现场制作时，多台摄像机的视频信号全都送到这里，在这里即时进行剪辑。导播切换台实际是一个电子开关组合，它可以通过按键控制各视频信号电路的通断，通者输出，断者截止。导播切换台也可以由特技信号发生器代替。导播台至少应当有5—6台监视器。1—4号监视器叫做讯道监视器，专门用来显示各信号源图像，供导播监视用。导播台的节目输出信号一方面输出，另一方面显示在输出监视器上供导播监视。

音频系统

音频系统在演播厅中又称调音台，它将多路输入信号进行放大、混合、分配、音质修饰和音响效果加工，之后再通过母线(Master)输出。主要功能包含：对节目信号进行放大。第二个功能是分别对各种信号进行频率调整(即调音)。第三个功能是信号的合并。第四个功能是分配功能。

调音台除了立体声的主输出外，还能提供两路以上的辅助输出信号，这类信号有两种用途，一是音响厅监听或舞台返听;二是做效果器的激励信号用。

制作系统

制作系统主要是对前期设计的场景和内容进行三维重建，大部分系统会使用3Dmax、maya、C4d等制作工具，制作系统可实时地修改和制作场景中三维物体的位置、纹理、材质、灯光、特效等属性，支持材质反光特效，不同材质如金属、玻璃、陶瓷等三维物体具备特有的材质反光，支持高级粒子特效的制作，能方便地实时生成如雨、雾和火焰等效果，支持眩光特效，能方便地根据虚拟光源实时生成各种自定义的眩光动画。

XR演播厅生产流程

XR是一种新生虚拟拍摄模式，不同于以往的虚拟制作，基于XR的创作不再局限于小小的舞台，为设计师提供无限想象空间，让导演所见即所得，让制作团队后期前置，让艺人、嘉宾更加身临其境地在现场表演。

设计师根据节目需求在设计软件中，按照演播厅情况设计三维虚拟场景。

如果节目需要，设计师或者技术人员为场景添加互动功能或设置与外部数据的接口。

操作员在中，对摄像机跟踪进行调整，使之与三维虚拟场景中的摄像机相对应。

审核后，将场景导入到渲染引擎中。

节目播出时，通过摄像机的传感器将跟踪信息传递给渲染引擎来进行位置跟踪，并输出合成好画面，最后反馈给监视器，由导播来切换不同机位的镜头完成录制。

播控人员在播出控制端中进行场景切换和互动元素的控制，在需要更新数据的情况下，或者手动输入，或者链接到外部数据源自动更新。

审核编辑：汤梓红