VR技術(shù)具有超越現(xiàn)實的虛擬性。虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計算機(jī)。它的一個主要功能是生成虛擬環(huán)境的圖形，故此又稱為圖形工作站。目前在此領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛應(yīng)是基于Intel芯片的和圖形加速卡的圖形工作站。圖像顯示設(shè)備是用于產(chǎn)生立體視覺效果的關(guān)鍵外設(shè)，目前常見的產(chǎn)品包括立體眼鏡、立體投影系統(tǒng)和頭盔顯示器等。其中有些盔顯示器在呈現(xiàn)現(xiàn)實世界物體的同時，還提供高分辨率、大視場角的虛擬場景，我們稱之為增強(qiáng)現(xiàn)實頭盔顯示器，可以使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的浸沒感,頭盔顯示器一般帶有立體聲耳機(jī)。

其他虛擬現(xiàn)實外設(shè)主要用于實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）技的交互功能，包括數(shù)據(jù)手套、光學(xué)跟蹤、運動跟蹤器、力反饋裝置、語音識別與合成系統(tǒng)等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。它始于軍事和航空航天領(lǐng)域的需求，但近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用已廣泛走進(jìn)工業(yè)、建筑設(shè)計、教育培訓(xùn)、文化娛樂等領(lǐng)域。在文化娛樂方面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被越來越廣泛的用于場景的制作，其中就包括虛擬演播室系統(tǒng)。

1978年，EugeneL.提出了“電子布景”（ElectroStudioSetting）的概念，指出未來的節(jié)目制作，可以在只有演員和攝像機(jī)的空演播室內(nèi)完成，其余布景和道具都由電子系統(tǒng)產(chǎn)生。隨著計算機(jī)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）技術(shù)的發(fā)展，在1992年以后虛擬演播室技術(shù)真正走向了實用。作為數(shù)字演播室發(fā)展新技術(shù)，虛擬演播室技術(shù)已成為了當(dāng)今數(shù)字電視演播室新技術(shù)的熱點。它的實質(zhì)是將計算機(jī)制作的虛擬三維場景與電視攝像機(jī)現(xiàn)場拍攝的人物活動圖像進(jìn)行數(shù)字化的實時合成，使人物與虛擬背景能夠同步變化，從而實現(xiàn)兩者天衣無縫的融合，以獲得完美的合成畫面。應(yīng)用這項技術(shù)，背景成像依據(jù)的是真實的攝像機(jī)拍攝所得到的鏡頭參數(shù)，因而和演員的三維透視關(guān)系完全一致，避免了真實、不自然的感覺。由于背景大多是由計算機(jī)生成的，可以迅速變化，這使得豐富多彩的演播室場景設(shè)計可以用非常經(jīng)濟(jì)的手段來實現(xiàn)。雖然其發(fā)展時間短，技術(shù)上還存在一些問題，但是由于它本身所具有的無窮魅力以及其不可低估的發(fā)展前景，目前已被越來越多的節(jié)目制作及有關(guān)人員所關(guān)注。在1994年IBC展覽會上虛擬演播室技術(shù)首次亮像，并在各種電視轉(zhuǎn)播中得以實現(xiàn)。目前，中央電視臺和一些省級電視臺節(jié)目中也采用了此技術(shù)。

 
虛擬現(xiàn)實虛擬演播室

1.虛擬演播室的特點

虛擬演播室系統(tǒng)是近年來隨著計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展和色鍵技術(shù)不斷改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新的電視節(jié)目制作系統(tǒng)。在虛擬演播室系統(tǒng)中，攝像機(jī)的工作狀態(tài)信息傳送給圖形工作站，計算機(jī)依此得到前景物體與攝像機(jī)之間的距離和相對位置，從而計算出虛擬場景最適宜的大小、位置，并按要求計算生成虛擬場景的三維模型。現(xiàn)場視頻采用色鍵原理，將主持人或演員置身于藍(lán)色背景幕布前表演，然后利用切換臺上的色鍵功能將主持人從藍(lán)色背景中分離出來，實時地與計算機(jī)產(chǎn)生的三維模型完美無缺地集成在一起，構(gòu)成一個現(xiàn)實中不存在的，但是在電視畫面上卻又起到演播室作用的那種假想的新的環(huán)境和氣氛，最終得到把將實拍的人物與虛擬景物無縫地融合起來的畫面。

2.虛擬演播室的優(yōu)點

虛擬演播室的優(yōu)勢是顯而易見的，從畫面可以明顯看出，電腦生成的背景與演員之間的融合簡直是天衣無縫。虛擬演播室系統(tǒng)用軟件來生成背景和道具，它可制作出實際不存在的或難以制作的場景，并可以在瞬間改變場景，可以制作出真實演播室無法實現(xiàn)的效果，其空間不受物理空間限制，攝像機(jī)可以以360゜旋轉(zhuǎn)；還可以引人大量虛擬特殊環(huán)境與道具，因此可創(chuàng)作出更豐富、更吸引人的節(jié)目,使導(dǎo)演在很大程度上擺脫了時間、空間和道具制作方面的限制，獲得了更大的創(chuàng)作的想象空間，能夠以低廉的成本產(chǎn)生新奇的視覺效果。另外，由于場景的制作、修改、保存等都在計算機(jī)上進(jìn)行，制作和更換電子布景快捷簡便，節(jié)省了大量的人力、物力、財力，而且縮短了節(jié)目制作周期，提高演播室的利用率等等。虛擬演播室雖然具有諸多的優(yōu)越性，但它由于價格昂貴，普及和推廣有一定的難度。

虛擬演播室的關(guān)鍵技術(shù)

1）攝像機(jī)的跟蹤與定位

在虛擬演播室節(jié)目制作過程中，確定攝像機(jī)的狀態(tài)信息非常關(guān)鍵。虛擬演播室專用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)通常為二到三個，攝像機(jī)配有運動檢測和識別系統(tǒng)，即攝像機(jī)跟蹤器。其跟蹤方式有光學(xué)識別系統(tǒng)和機(jī)械傳感式系統(tǒng)兩種。其原理是將檢測到的攝像機(jī)的推、拉、搖、移、聚焦、變焦乃至升降等傳感部位的運動數(shù)據(jù)，通過一個“傳感器”裝置傳輸?shù)?ldquo;校準(zhǔn)器”，這樣，理想情況下，現(xiàn)場攝像機(jī)與虛擬演播室中“虛擬”的攝像機(jī)被相對地鎖定在一個位置上。當(dāng)現(xiàn)場演播室攝像機(jī)運動時，虛擬攝像機(jī)受跟蹤器的控制可以實時地與現(xiàn)場攝像機(jī)保持同步。

2）攝像機(jī)的鎖定

虛擬演播室的另一重要而獨有的問題是攝像機(jī)之間的位置關(guān)系。虛擬攝像機(jī)與真實攝像機(jī)的初始位置并無直接關(guān)系，它可以放在虛擬空間的任意位置，當(dāng)演播室有兩臺以上攝像機(jī)進(jìn)行切換時，必須保持實際演員和景物在虛擬演播室中的位置不變，也就是與虛擬景物的關(guān)系不變。否則在切換時，觀眾會看到演員從背景中某個地方跳到另一個地方，在視覺上會造成不真實的效果。由于真實物體與演員是由真實攝像機(jī)給出，背景由虛擬攝像機(jī)給出，所以必須對虛擬攝像機(jī)進(jìn)行位置鎖定，即虛擬攝像機(jī)之間的距離必須與真實攝像機(jī)之間的距離相等，且推拉、搖移的初始量（原位矢量）與真實攝像機(jī)的位置方向關(guān)系保持一致，才能進(jìn)行切換。

3）變焦、聚焦與景深

實際拍攝時，攝像機(jī)的聚焦點一般都跟蹤主持人，如果此時前景和背景都聚焦得十分清楚，會產(chǎn)生景深的不自然感。尤其在特寫鏡頭時，背景應(yīng)該是虛焦的，使前景、背景如同出自同一攝像機(jī)，否則，這種虛擬演播室是不成功的。

4）色鍵與藍(lán)箱

目前，多數(shù)虛擬演播室采用Ultimatte進(jìn)行摳像，藍(lán)箱主要有一墻一底式、兩墻一底（一角）式和三墻一底式3種。其中三墻一底式能給出更大空間，攝像機(jī)機(jī)位限制小，搖攝范圍大。藍(lán)箱必須保證均勻的藍(lán)色背景，特別是在墻墻、墻地交接處不能有接縫的痕跡。同時，由于節(jié)目制作過程中采用了色鍵技術(shù)，演員及真實道具在藍(lán)室中投下的影子也要隨演員及道具一起進(jìn)入虛擬空間，人物和環(huán)境景物在演播室燈光下的影子會被摳掉，造成一種不真實感。由于色鍵技術(shù)的使用，因此會產(chǎn)生延時，不僅要求系統(tǒng)增加前景視頻延時單元，而且必須考慮其它問題。一個是聲音，由于前景視頻被延時，為了保證聲畫同步，需要增加視頻幀同步器。另外，由于延時，給演員觀看反饋監(jiān)視器上的合成圖像以確定動作增加了難度。

5）計算機(jī)技術(shù)

虛擬演播室系統(tǒng)配備的計算機(jī)是一個小型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)為網(wǎng)絡(luò)中心，它是虛擬演播室的控制中心，是虛擬演播室節(jié)目制作的“導(dǎo)演臺”。它除了調(diào)用和調(diào)整事先做好的三維虛擬場景外，還負(fù)責(zé)向圖形發(fā)生器傳輸圖像數(shù)據(jù)及處理由攝像機(jī)跟蹤器傳來的攝像機(jī)運動數(shù)據(jù)。根據(jù)主機(jī)傳來的攝像機(jī)運動數(shù)據(jù)實時地計算出虛擬的三維電腦場景的運動，以保證其輸出的虛擬背景與真實的前景同步。

在虛擬節(jié)目準(zhǔn)備中的一個重要任務(wù)就是建立三維模型。虛擬演播室的背景圖像可以是來自錄像機(jī)或攝像機(jī)的活動視頻，也可以是靜止圖像等，但使用最多的是由計算機(jī)創(chuàng)作的二維或三維模型CG（ComputerGraphics），即虛擬場景。雖然虛擬演播室的背景原則上說可以無窮地轉(zhuǎn)換變化，但是背景的創(chuàng)意、三維建模等工作相當(dāng)復(fù)雜，不再是一兩個人就能充分使用好的系統(tǒng)，它需要導(dǎo)演、創(chuàng)意者、美術(shù)設(shè)計、二維建模者、三維建模者、演員及虛擬系統(tǒng)的操作者等人員的通力配合。因此，對于一次性節(jié)目背景的制作而言，虛擬演播室并沒有效率上的優(yōu)勢，而除了可以制造出不同凡響的特技效果外，能否真正發(fā)揮虛擬演播室的功能，創(chuàng)造出高質(zhì)量的特技效果，還在于制作者的想像力和它們之間的配合。