AR全景演播室灯光系统设计

【来自武汉珂玛影视灯光科技有限公司】

AR全景演播室跟本章第四节介绍的虚拟演播室形式上有些类似，区别在于虽不是 实景演播室，却可以像实景演播室一样，所见即所得、随录随播，是最新研发的一种可 替代实景演播室的解决方案。

AR (Augmented Reality)是增强现实技术的英文缩写。增强现实技术是一种将真实与虚拟无缝集成为一体的技术，是把真实的环境和虚拟的物体实时叠加到了同一个画面中的新技术。它把现实世界难以体验到的时间空间等实体信息，通过计算机技术模拟仿真后叠加，将虚拟信息应用到真实世界被人类感知，从而达到超越现实的体验。

增强现实技术(AR)和虚拟现实技术(VR)都是虚拟影像制作技术形式，增强现 实技术(AR)是在虚拟现实技术(VR)上进一步发展起来的，更接近真实世界。它将图像、声音、触觉和气味按其存在形式添加到感知世界中，通过增强见、声、闻、触， 进一步模糊真实世界与计算机所生成的虚拟世界之间的界限。

AR系统具有三个突出的特点:真实世界和虚拟的信息集成，具有实时交互性，是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

AR技术已广泛应用于多个领域，如武器装备的可视化虚拟训练、医疗研究与解剖训练、仿真体验游戏等。在体育比赛转播、中央电视台春晚等电视制作中也有应用，将辅助信息叠加到画面中，让观众得到更多的信息和更好的艺术享受。

AR沉浸式全最仿真演播室，是近几年德火新媒体公司针对中小演播室灯光研发的电视节目制作仿真系统。该系统采用三维仿真拍摄环境，把过去电影预览的模式升级为实拍模式，把摄像机抠像处理方式转变为实时成使方式、把虚拟演播室的“盲演”转变“实景”表演。这种全新的拍摄空间给电视制作带来更真实的视觉效果。 

一、AR沉浸式全景仿真演播室系统的组成

系统主要由背景显示系统、红外动捕系统、AR前景植入系统，以及拍摄显示系统 四部分组成。
背景显示系统包括LED大屏、大屏拼接器、外视频模块、多通道渲染服务器和控 制服务器等，红外动捕系统包括红外摄像头、红外标记点、标准基尺、动捕软件等；AR 前景植入系统由物理跟踪云台、三维渲染服务器、植入软件、合成监视器等组成，拍摄显示系统包括实景人物、摄像机、显示器等。 
作为灯光系统设计来说，我们更关心的是演播室的空间结构和如何确定灯具位置，
因此，这里只对背景显示大屏布置、摄像机机位和红外定位器等做简单介绍。

(一)背景显示大屏布置

显示大屏由两块立面背景屏和一块地面屏组成，安装成“L”形的造型
背景屏规格为P1.875，每块屏面积为6mx3.6m地面屏规格为P4.8，面积为6mx6m。L形设计相对于U形节省了一面大屏，并且可以使演员离后屏 更远，具有更广的拍摄视野，用更小的物理空间拍摄出更广阔的视觉效果，另外，小间距显示屏的应用避免了摩尔纹的出 现，显示屏自发光的特点，使灯光 布局有了更大的空间和自由度，能 满足中小型节目的制作要求。
使用多块屏幕作为真实环境拍 摄三维仿真环境是具有一定难度的， 需要一定的技术手段解决图像缝合 等问题。

（二）摄像机机位

   支持3个机位的拍摄（如空间足够大可支持更多机位拍摄)，常规摄像机即可，不需要专用摄像机，每台摄像机安装不同数量和形状的红外定位标记点，识别为1号机位、2号机位和3号机位。系统会实时采集各个摄像机的标记点，进行机位切换时匹配仿真环境，达到真实正常的显示效果。
系统是基于红外定位技术和三维缝合原理成像的。拍摄时，摄像机自身不需要传感 器，只需要简单的标记点，就可以进行正常拍摄。摄像机可以在摇臂上拍摄，也可以自 由运动拍摄，推拉摇移都可以正常使用，拍摄方式多变，大大丰富了拍摄效果。

（三）红外定位系统

系统配备6台高清红外摄像头采集摄像机位置信息，以保证系统正常稳定工作。电 脑获取红外摄像头得到的3台摄像机标记点位置参数，分别修正标记点与摄像机镜头的 差值，获取摄像机成像点的精准位置。
系统配备的红外摄像头能够保证多台摄像机在活动范围正常使用，满足3台摄像机 位进行定位跟踪，对演播室摄像机的平摇、俯仰、变焦等操作无影响，摄像机的使用方 式与实景拍摄无差异，拍摄到逼真的仿真环境。
红外定位系统可以保证摄像机在任意角度拍摄都能呈现正确的透视关系，所拍摄图 像不会有扭曲变形现象。

二、AR沉浸式全景仿真演播室系统的特点

AR沉浸式全景仿真演播室使用了小间距显示大屏代赫了传统虚拟演播室的蓝箱， 用看得见的显示环境代替了“光秃秃”的蓝箱背景，使表演者有“身临其境”的感受。
系统可方便快捷地将图片、视频资料进行三维还原，实现将外景“搬到”演播室的效果，所见即所得，无须枢像，无须定位、无须后期编辑，随录随播。

系统具有以下特点。

不大的空间通过显示大屏可制作出“无限大”的效果，
演区范围能满足多机位的拍摄需求；
普通摄像机就能完成拍摄人物;
可以完成多人互动节目的拍摄，可用道具和虚拟植入物品丰富节目内容；
可快速切换不同的背景环境;
仿真环境真实可见，使表演者更自如;
精准的被动式红外摄像头定位，保证系统定位的稳定运行*AR前景与AR背景结合，可以实现多层次的场景渲染效果。

三、灯光系统设计

根据AR全景演播室的特点，要得到很好的合成图像，灯光的因素不可忽视。在AR演播室灯光中也有两套灯光配合问题，背景大屏是一个发光体，并且还有显示图像中的 照明环境，现场灯光布置时一定要注意以下几点：
背景大屏亮度和实景灯光的光比问题，注意两者间的匹配；

调整实景灯光与背景中视觉元素灯光强度和方向的一致性，以保证前景与背景具有一致照明亮度和方向。这是增加图像真实感的一个重要因素。

（武汉珂玛拥有四大产品系列：LED演播室灯具、LED会议室灯具、LED录播教室灯具、LED企业直播灯具，以及演播室相关配套设备等，年生产灯具超过十万套，使用范围涉及省级、地市级、县级电视台，校园电视台，报社、政企新闻中心和视频会议室，中小学、大学录播教室等领域。好演播室灯光，在武汉珂玛）

(一)吊挂形式

背景视频元素快速多变，灯光也要随之变化，吊挂宜选用滑轨加铰链或垂直杆的形式。

(二)灯光控制系统

选用电脑调光控制台，通过编程、存储，随时调用程序，满足场景快捷的变化。

(三)灯具的要求

与虚拟演播室大致相同，可参照虚拟演播室的要求，要增加柔光灯的比例，采用以柔光灯为主的设计方案，不用或少用聚光灯。柔光灯具有光斑角大、发光柔和均匀、照射阴影淡等特点。
AR演播室灯光的照度不同于虚拟演播室灯光，它要求实景表演与背景相匹配，追求光比与光照的一致性，并且尽量不要把光照射到背景大屏上，地面屏也要认真对待，保持画面光照的协调一致。
栏目的灵活性、背景视频的多样性也要求光照必须满足不同栏目、不同背景的需要。

(四)布光注意事项

布光与虚拟演播室的布光方法基本一致，但还要注意以下几点:
灯具位置的选择，要考虑红外定位器的存在，布光位置不要千扰红外定位器的正常工作；
选择好灯具方位，采用有效的遮挡手段，尽量避免杂散光照射到背景大屏上，造成 画面失真；
控制好灯具光强，严格控制光比和光照一致性，否则会造成画面的虚假。

武汉珂玛影视灯光科技有限公司，专攻“演播室灯光”19年，在全国电视台，大专院校，企事业单位，做出了惊人的成绩5580个案例，分别应用在：演播室，会议室，录播教室，直播间，摄影棚场景中。

武汉珂玛影视灯光科技有限公司

2021年01月26日