1 数字场景设计技术的概述

1.1 数字化三维动画场景设计

数字化三维动画场景设计主要是指除角色的设计以外，其他所有被摄对象的造型设计，这是影视作品在烘托气氛、塑造不同角色以及影片风格创造非常关键的环节。数字化的三维动画场景设计从概念的层次来说其设计，主要包括了渲染画面的色彩、场景的结构、材质的贴图纹理变化等方面，通过利用调节灯光营造出不同的环境效果，诸如黑夜、白天等。数字化三维动画的场景设计对于整个动画最终风格的形成起到了关键性的决定作用。

无论文创设计、影视制作还是旅游活动，如果要将其内在精神和价值转化为现实中的创造成果并实现商品化生产销售，都离不开知识产权的保护、流通和利用。日本文化输出实践的强项之一正是知识产权的活用，通过打造文化IP进而衍生出产品矩阵。如对动漫形象进行二次甚至多次开发，形成主题游戏、主题模型、主题食品、主题服饰等文化商品，甚至是主题餐厅、主题博物馆乃至主题公园等旅游资源产品。这样，日本的相关产品形成了生态链体系，从而平衡了市场风险，扩大了文化传播群体，影响了受众生活方式。

“”，《中国书法》2005年第3期《新出土东魏慧光墓志考评》释作“纲”，“世纲”不辞，释文有误。根据文字构件变异规律，该字实为“网(網)”字。世网，指世俗尘网，即世俗社会的烦恼束缚。

1.2 虚拟现实三维场景建模技术

虚拟现实技术主要就是指在虚拟的数字空间中监理模型来模拟真实的事物，这需要让建立的数学模型非常逼真，基于此虚拟现实建模技术应运而生。根据类型来划分主要分为以下几种：(1)几何建模形式，在虚拟现实三维场景建模中运用最高效的便是几何建模，利用物体对象的几何信息来建模，其中的每个对象都可以用外形和形状两个要素构成，而这两个基本的要素可以通过对象的其他因素综合来确定。(2)多边形建模的形式，该形式属于基础性的建模技术，主要是指通过采用少量的网格多边形来进行建模[1]。通过这种方式需要首先刻画一个基本的规则几何体，然后再根据实际的需要进行一些细致的修改，最后利用各种手段来营造虚拟现实的对象和场景。⑶NURBS建模形式，该建模方式主要是专门用来建造一些曲面的对象，一般针对一些产品的设计、工业模型等方面。⑷细分表面技术建模，这是近几年新兴的一种建模技术，汇集了BURBS和Polygon建模技术的优点，主要适合一些层次感丰富、复杂的场景模型。其建模的工具操作起来比较方便，工具比较简单，特别是对于一些静帧作品具有良好的效果。

2 数字场景设计技术在虚拟演播室中的应用

2.1 数字化虚拟演播室的核心技术

(1)红外线检测技术分析，该技术主要就是通过红外线来确定被拍摄对象在画面中的纵向位置。在实际的拍摄工作之前，首先需要对整个演播室的空间使用红外线发射装置进行三维测量，一般是在其上方固定几个红外摄像头，以此来接收发射装置发射的测量红外线，这样就能够绘制出三维网格空间图；同时将信号传输到计算机中进行分析和识别，然后传输给工作站，在工作站中就能够利用这些数据计算出被摄对象的相对透视参数和在三维网格空间中的位置[2]。

生活中，处处可能都会有“缺德事”发生，但小编相信，如果大家共同抵制，类似的事件就会越来越少，我们的社会也会更加和谐稳定。关于本期主题，你还有哪些想说的吗？欢迎来信分享。

(3)艺术性的设计原则，根据节目的实际需求，用丰富的材质、逼真的造型、动画技巧以及虚拟灯光等手段对虚拟的场景进行艺术处理，这样能让虚拟的场景具有非常强的感染力、表现力和视觉冲击力，这对于节目的观众来说是一种美的享受，也能够充分的引起观众的兴趣[6]。

(3)蓝箱和色键技术分析，在目前很多的数字虚拟演播室中都会采用抠图巨师。蓝箱主要分为三面一底、两面一底以及一面一底三种形式，在实际中往往由于演播室实际的大小不同，因此蓝箱的大小也会随之改变。

图1 三面一底式蓝箱案例图

（4）淬火加热时间 加热时间并不是独立的参量，在加热速度一定时，它由所选定的加热温度所决定。不过，反过来说也一样，即实际的加热温度是由加热速度和经试验确定的加热时间所决定的。由于目前在一般的生产条件下，还缺乏可靠的温度测量和控制方法，实际上往往用加热时间而不是用加热温度作为直接的工艺参数。

图2 蓝箱正视示意图

(4)关于聚焦、变焦以及景深等方面的技术分析，在实际的节目录制过程中，一般情况下，主持人是摄像机聚焦的主角，而随着画面景别的变化，景深也发生变化。比如当处理一些特写镜头的时候，要注意背景应该是模糊的，因此实际拍摄的景深和虚拟的背景应该是相互协调的关系，只有这样才能保障数字虚拟演播室的成功。

2.2 虚拟演播室中三维场景模型设计

静止图像、视频影像以及虚拟布景都可以当做虚拟的背景，在实际的运用中虚拟背景相对比较多。其主要就是在前期通过计算机的动画制作、三维建模等然后将其载入虚拟摄像机的拍摄空间中，让虚拟摄像机和真实摄像机进行锁定，通过虚拟的现实软件技术丰富了虚拟演播室的物景模型，提供了非常强大的建模功能。通过实践发现，虚拟现实软件非常适合用来制作虚拟场景，比如Lightwave、3DstudioMax，这两者都是基于WindowsNT以及XP系统的软件；还有Front、AliasPowerAnimation和Softimage等基于SGI工作站的软件[3]。

其主要的设计过程如下：首先就是将计算机制作的三维数学模型以及在模型表面上的纹理映射信息存储在数据库中；接下来就在前景摄像机的控制下，虚拟摄像机对前期制作的虚拟布景做三维重建，对前期的虚拟布景需要进行操作和控制。比如对于物体透视关系、位置等的改变，利用纹理使得物体更有真实感。

2.3 虚拟演播室中未来发展的趋势

虚拟演播室的应用最终目的就是制作出更好的节目，比如Vizrt虚拟演播室，就是针对各种创意的媒体研究开发的，可以用在气象、综艺、新闻、运动以及访谈类节目中。目前的虚拟演播室系统基本上满足了现实和虚拟的实时、三维结合目的，但是后期的发展仍然值得我们研究分析。随着数字化和信息化平台的飞速发展，实时的将众多的场景以及图形模式融入到虚拟演播室中已经成为了为了发展的重要趋势。比如在财经节目中基于Vizrt系统，使用Datapool插件定义和调用一些财经的数据库信息，能够实时的将各种数据和图形融入到虚拟场景中，然后通过Content Pilot控制软件来和主持人实现互动的功能。利用该系统的特性能够使得财经节目更加的具有变现力、更加的生动[4]。

蓝箱的形式中，三面一底式的蓝箱的空间比较大，如图1所示。摄像机的机位设置更加自由，拍摄的位置比较大，而拍摄对象的活动空间也相对更加宽阔。同时演播室的高度也应该有一定的保障，这才能给顶部的灯光留出足够的高度空间，如图2所示。在制作的过程中一定要保障其表面的蓝色喷涂均匀，在每个面的交接处都应该进行弧面的处理，避免出现明显的接缝。另外，为了保证声画是同步的，还应该增加视频帧同步器。

3 数字场景技术在虚拟演播室中的实现和测试

3.1 数字技术虚拟场景相关方案框架设计构建

对于数字化虚拟场景的设计来说，其目标就是根据相关的要求和虚拟场景设计的原则，同时结合一些设计风格制定合适的设计方案，并根据设计的方案来制作数字化的虚拟的场景。因此对于相关设计人员来说，必须拥有一个清晰的设计思路，这样才能有效的提高效率减少制作的时间。

图3 虚拟场景方案框架设计流程示意图

(1)关于选题的确定，对于数字技术虚拟场景的相关创作人员来说，第一步工作内容就是选题，即要进行开发或者设计的场景名称。一般情况下都是根据电视栏目来进行确定，确定了虚拟场景的选题也就意味着确定了其对应的栏目名。

近日，由中国农科院农业资源与农业区划所土壤耕作与种植制度创新团队，成功研制出了秸秆系列颗粒肥，包括秸秆颗粒肥、有机无机复混颗粒肥和有机无机微生物颗粒肥。这是国内首次把作物秸秆以颗粒肥料的形式进行综合利用。

(3)关于造型结构、主色调的确定，虚拟的场景其实就是在模拟真实的场景，那么其造型的结构也来源于生活中的一些真实存在的物体造型。因此，在进行虚拟场景造型结构设计的过程中，其设计的思路以及理念都是来自于现实的生活。造型结构的设计是虚拟场景设计的骨架部分，是由场景中各种对象一起搭建完成的。在实际的设计过程中，要考虑到实际播报空间的尺寸，保持其尺寸大小一致，避免出现突兀，让人感觉虚假[5]。

(2)关于主题的确定，在这一步主要是为了把控好主题思想，整个制作都要围绕这个主题思想去展开，然后进行创作。这是数字技术虚拟场景的灵魂所在，也是进行创作的基石。

在确定造型结构以后，为了能让造型结构更加真实的体现虚拟场景的灵魂主题，次数必须通过色彩赋予造型结构血肉。色彩的表现力可以给虚拟场景营造不同的氛围，根据节目氛围的不同设计采用不同的主色调，诸如一些《政法报道》类似的场景应该设置成冷色调，这样能够突出强调其严肃性；而对于一些休闲娱乐的场景则可以设置成暖色调，这样能够使得场景更加人性化、温馨又不失热烈。

(4)关于方案的优化修改，在完成前面的一些列设计工作以后，应该根据构思画出虚拟场景设计的草稿框架，然后政绩导演、栏目负责人以及场景制作相关人员的意见，结合个人的设计风格间方案框架的初步修改，直到形成最终的框架方案。

3.2 数字技术虚拟场景设计的原则和目标

数字技术虚拟场景设计主要是来源于生活，同时也应该高于生活在创作设计的过程中应该不断的积累。为了能够高质量、快速的制作好虚拟的场景就应该按照相应的原则来确定数字技术虚拟场景的设计方案框架。其主要的制作流程图如下图3所示。

(1)整体性的设计原则，在虚拟的演播室中，虚拟场景起到的作用非常大，是一个镜头画面或者一个节目重要组成部分。在设计场景的构思时应该融入整体节目的构思和创作，应该和主体物之间建立一种内在的联系。坚持整体性的原则，而不能让其单独停留在外观造型上，用一种孤立的方式去看待数字虚拟场景的构思、设计以及制造的过程。设计人员要根据节目的自身特点和实际需求，创作者在进行构思的时候也应该及时的沟通导演以及其他节目策划人员，充分掌握导演的意图，了解整体的节目风格，只有这样才能设计出更加合适的虚拟场景。任何虚拟节目的场景构思、设计以及后期的制作都应该兼顾节目的整体性原则，这样能够有效的烘托和体现节目的主题风格。例如在中央电视台的奥运会直播节目中，除了支持人的桌椅以及一些装饰之外，很多场景都不是真实存在的，都是采用三维的设计软件制作的虚拟场景，如图4所示。通过数字化虚拟技术，将比赛现场的实际天气、比赛内容等非常真切的表达出来，这种现场感、空间感非常强，让整个演播室具有非常浓郁的现代化的气息。

图4 演播室中虚拟画面的案例图

(2)科学性的设计原则，该原则主要是指在进行数字化虚拟场景设计的时候一定要遵循一些科学原理，要符合事物发展的客观规律，不能出现一些不合科学逻辑的情况。在设计创意构思的时候，很多时候回采用一些有创意的构思，但是也要保障所有对象准确、正确。同时，在虚拟场景的设计过程中，也应该考虑不能和电视节目的娱乐性发生冲突。

丽珠集团（000513）：公司是国内老牌专科制剂龙头企业，主营业务覆盖中西药、原料药和中间体、诊断试剂和单抗等领域。公司业绩增长稳健，近10年营收和扣非后净利润年复合增速分别为17.1%和14.8%，成为A股上市药企中的白马股。

(2)虚影制作技术分析，该技术的实现相对来说比较简单，可以随意的设置影子的方向和角度。主要操作就是在演播室的顶部设置一台摄像机起到类似光源的作用，然后将拍摄到的蓝箱中画面进行抠像处理，利用抠像的信号得到被摄对象的影子，这就能够把影子和虚拟场景进行有机的结合。

(4)技术性的设计原则，科学性、整体性以及艺术性能够有效的实现离不开精湛的技术支持，这也是虚拟场景能够实现的重要保障。所以，在进行虚拟场景的设计时必须建立在现有的技术力量之上，特别是对于一些打灯光、场景建模以及赋材质等方面如果没有现有的技术力量来实现，那么就需要考虑重新修改设计的方案，要量力而行。

定义8 可服务制造能力(MCS)指在正常经济的生产资料及约束条件基础上，能够提供制造服务的最大制造能力水平。

3.3 数字场景技术在虚拟演播室中的实现及测试

数字场景技术在虚拟演播室中的应用非常重要的一个部分就是场景环境艺术的设计，特别是在一些电视节目中更应该将人文艺术和科学技术进行有机的融合，从某种程度上来说电视就是这两者相互融合得到的产物。比如在进行电视新闻虚拟演播室的环境设计时，应该坚持将技术和艺术相互结合的原则[7]。很多主流的媒体在这方面都非常重视演播室的整体性和艺术性，将整个虚拟演播室环境设计的非常亮丽，外观设计也非常的优美，再通过主持人独特的讲解以及配合清晰的画质，就可以给观众带来的印象也会非常的深刻。对于演播室环境设计的实现主要有以下几个方面：(1)构建设备更加完善的演播室，随着科技以及信息技术的飞速发展，在虚拟演播室数字场景设计的时候需要充分的利用先进的技术和设备，这都有利于演播室环境的设计和完善；(2)对于环境技术的细节进行统一的规划处理，特别是对于灯光、机位等等一些细节的社交时，更应该统一的规划，这能够给观众带来不同的视觉冲击；(3)采用三网融合的新技术，在进行环境设计的时候非常重要的一个设计思路就是三网融合，这也是新媒体时代电视媒体发展的新趋势[8]。

虚拟数字场景在经过模型的建立、赋材质、灯光处理、渲染以及反复的修改以后，还要根据演播室实际的摄像机机位来渲染场景的源文件，然后将得到的A、B机位虚拟场景效果图导入虚拟演播室的操作系统中，间相关的调试、测试，只有测试成功后才能进行节目的录制。例如基于AVSet系统的调试流程如下图5所示。

图5 系统调试流程示意图

4 结语

相对于传统的电视节目制作来说，随着数字化三维虚拟演播室技术的快速发展，其制作成本得到了大幅度的降低，节目的制作效率以及效果等方面也得到了显著的提高。这一切都离不开数字场景的大力支撑，随着计算机多媒体技术以及图形处理技术的飞速发展，数字场景、三维动画以及多目标遮挡等方面都取得了显著的发展成果，并在虚拟演播室中得到了更大的发挥，最终将真正的实现“只有想不到，没有做不到”，那时候我们将不再受限于技术层次，而是受限于我们的思想。

参考文献：

[1] 金丹. 数字技术在虚拟演播室节目制作中的应用与研究[D]. 北京：北京工业大学, 2015.

[2] 王华. 虚拟演播室中虚拟场景生成系统的设计与实现[D]. 成都：西南交通大学, 2007.

[3] 黄慕雄，李振亭. 虚拟演播室的场景设计与开发[J].中国电化教育, 2005(08):94-97.

[4] 朱巍峰，李震阳. 数字化三维虚拟演播室系统的设计与实现[J]. 计算机技术与发展, 2010, 20(12):213-216.

[5] 王莉莉. 虚拟演播室原型系统中的关键技术研究[D].山东：山东科技大学, 2004.

[6] 卢奇，段光宇. 虚拟演播室的场景制作[J]. 河南科技学院学报(自然科学版), 2010, 38(4):126-128.

[7] 毛懿坤. 浅谈虚拟演播室系统及其虚实结合技术[J]. 数字技术与应用, 2011(10):200-200.

[8] 李江，周茜，于峰. 浅析虚拟演播室的场景空间设计特征[J]. 当代电视, 2011(5):40-41.