看見

虛擬攝影棚

一、介紹

事實上虛擬攝影棚並不是一項新科技，其歷史可以一直追溯到冷戰時期。在當時，某些國家基於國防上的需要，投入大量的人力物力研發戰況模擬系統，來做為實兵戰術演練的參考基礎, 之後在後冷戰時期，由於國與國之間的關係不再那麼緊張，因此國防部門不再投注龐大的研發經費於這項科技，因此當初承攬的廠商便將這項產品修改後以商用軟硬體的姿態重新推出。由於擁有傳統電視製作所無法做到的即時互動性與三度空間的延伸性，因此大受矚目。

二、什麼是虛擬攝影棚

簡單的說虛擬攝影棚一定是一個藍幕、藍板、藍棚，再加上一些電腦動畫的場景來做一些組合。可是這樣就是一個虛擬攝影棚了嗎?答案很抱歉可能還並不是。到底虛擬攝影棚是什麼呢?最主要的就是說它要有互動，包括說主持人、演員要跟場景互動，它能夠接觸到哪個東西之後那個場景能有所反應，這才是真正虛擬攝影棚該有的作法。所以說虛擬攝影棚就是一個key 棚，由於攝影部分加上了感應裝置，能將鏡頭的各項操作資訊送入電腦中，即時的與3D場景中的虛擬鏡頭作對位，因此3D場景與真實鏡頭的運動能夠完全吻合，讓觀眾能夠看演員是真的置身於一個動態的奇幻場景中。

三、虛擬攝影棚的簡單架構

含攝影機與追蹤單元，真實的藍板攝影棚單元，立體/平面圖形製作單元，即時運算單元去背與合成單元訊號送出單元等等。

四、設備介紹

1.攝影追蹤

如果去掉了攝影追蹤單元，其實整個虛擬棚就相當於一個動態去背的錄影過程。傳統上MTV的錄製就運用了相當多這種手法。但是這種傳統的方法有很多先天上的缺點，譬如說當攝影機開始運動的時候，前景的人物便”飛”起來了，原因當然是前後景的相對運動彼此間無法產生合理的對應關係，虛擬棚由於加上了攝影追蹤單元，前後景能即時的產生相對運動，因此能夠讓觀眾”以為”主 角是站在一個真實的場景中表演。由於攝影追蹤機制對於虛擬棚的真實感非常重要，因此所有廠商無不卯足了勁開發相關的軟硬體設備，以應付越來越高的製作要 求。大致而言，追蹤系統的定位方式包含了網格定位方式，無線電感應裝置，攝影機與腳架感應裝置，天頂感應器定位裝置等等。許多廠商同時採用兩種以上的定位 裝置來達到精確定位的目的。

天頂感側裝置與相機上的對應裝置 攝影機及腳架上的感應器

2.藍幕攝影棚

這一部分非常接近傳統拍藍幕作KEY的拍攝狀況。亦有廠商使用綠幕或灰色的特殊塗料來做佈置.需要注意的事項也與藍幕拍攝類似，藍幕的光要投得平均，配合3D繪圖佈景作高低差的實景道具亦要塗佈成標準藍色，以免穿幫。此外，影子也是構成實體感的重要元件，因此如何打出平均的光在藍幕上，又能夠將表演者的影子投在地上，達成量感的要求，是需要練習的.Keyer的等級也很重要，否則無法將表演者與影子完美的挖出來，再合成進3D的場景中去。

key棚原理

有一種常用的特效作法叫作「去色嵌入」(Clroma -key)，利用這種作法可以把人的影像任意嵌在照片、畫或任何背景畫面中，也可以把人物的頭、手或任何部位變不見；其基本作法就是在一塊藍色的底板前拍 攝想要嵌入背景畫面的人物，再用一種特效機把畫面中所有藍色的部份去除，並將人物的大小、位置依需要調好，最後再用特效機把它疊在選定的背景畫面中就可以 了！例如，請孫悟空在藍板前作出飛翔的動作並用攝影機拍下，後將藍色部份去掉、並疊在以藍天為主的畫面鐘，看起來就像孫悟空在天上飛。新聞中氣象播報其實 也是用相同的原理，將播報員疊在氣象圖前面。另外，為什 麼要選用藍色的底板呢？主要是因為人體本身沒有藍色的部份，在去掉藍色背景時不會同時把身體的某些部份去掉。但是如果要讓被拍攝者的頭、手、身體或任何部 份呈現隱形的效果，只要在拍攝時用藍色的布將該部位遮起來，再經過「去色嵌入」的處理後在畫面上就會呈現隱形的效果了。

3.立體/平面圖形製作

這個部門同時身兼美術場景設計與動畫製作的任務，也是虛擬攝影棚最大的生產重地。所有場景及設計均在此部門被賦予生命，以往需要動員到龐大的搭景費用均可被節省下來，而且由於一切場景均是在電腦中虛擬架構的，因此場景的修改及動態場景的設計具有相當大的彈性。

4.即時運算

這一部份其實最易於了解，基本上就

是一台(或多台)高性能的繪圖工作站，

它可能是多CPU的電腦系統,擁有強大

的繪圖計算功能及寬裕的匯流排，能

夠容許影像的即時輸出入，同時作攝

影機位置與擬場景的相對位置變化計算等等即時性的運算作業。

5.去背與合成

將實景中的演員與即時運算單元送出的虛擬場景，與去背合成的動作，是這一部份所肩負的任務，一台等級夠高的Keyer與相關的副控設備是必備的要件。當這一部份的訊號送出後，幾乎攝錄工作都已完成了.接下來的工作只是將畫面錄下或者是送出發射而已。

由於鏡頭移位到電腦算出場景的相對位置有一段延遲時間，因此我們要把video的影像做一點延遲，讓它可以跟及時影像產生的互動而比較mach。所有的廠商都做了一項稱為Time Delay的系統，去彌補訊號傳送及演算所造成的誤差值.而努力降低此一誤差值也成為各廠商努力的目標之一。目前各廠商幾乎都已將誤差值控制在2~5個frame以下了，而這也是評斷一個虛擬攝影棚好壞的關鍵。

五、數位與傳統的比較

1.節省時間與成本

效果都是用3D，還有用動畫做架構，可以降低很多使用成本，而且不用製造很多道具，可以降低很多道具的製作還有時間成本。

2.工作效率佳

提高攝影棚的使用率，可以克服以前一日只有一景，或者是搭一個景要連續使用好幾天，使用虛擬攝影棚之後更換場景是很快的，可能是在幾分鐘之內就可以完成，所以可以一天好幾個景，甚至一天可以錄好幾個節目。

3.提升業者的專業製作能力

虛擬攝影棚最主要就是他是一個可以充分發揮你想像空間，只要你想到就可以把他做到，帶來很多無線發揮想像空間。

4.突破傳統器材的設備使用的限制－virtual camera（虛擬攝影機）

如果說在傳統攝影機我們要拍一個廣角鏡頭，如果我們沒有廣角攝影機，沒有廣角鏡的話那就沒有辦法達到這樣的效果，可是在虛擬攝影棚的話我們就可以運用虛擬攝影機達到這樣的效果，此外，虛擬攝影棚他也可以製造一些虛擬的燈光。

5.打燈方式不同

在虛擬攝影棚的燈光要求均勻，但在傳統棚打光可能需要立體感。

六、虛擬攝影棚在台灣現況

虛擬攝影棚目前的應用多以新聞，氣象，兒童以及一部份的綜藝節目為主。究其原因不外是這些節目佈景與演員有較高的互動性，傳統上製作會動的佈景需要相當大 的投資，而虛擬攝影棚對於動態的佈景製作上較不成問題，以及這些節目的佈景較為單純，不像戲劇節目對真實性的苛求，但在日後的發展上，一但系統傳輸用的匯 流排與CPU都有極大的增進之時，即時演算較複雜而真實的互動場景將是可能的。屆時，也許虛擬攝影棚的技術就如同現今HOLLYWOOD花了大量人力物力所製作的電影特效場景一般，根本無從分辨真假了。