虛擬攝影棚功能探討
Apr 22 2014
為配合天馬行空的創意實現，動態影像合成的概念，自堆疊技術萌發後，因製作費用的高昂及耗時費工的因素，長久以來皆較符合應用於電影工業的範疇，直到近二十年來隨著製作技術演進，設備研發的改良，動態虛擬合成的技術才漸漸普及於廣播電視的使用，也就是一般所謂的去背系統，但一般的背景置換漸漸的無法滿足創意、美學的展現，於是更進階的系統因應而生，就是現在我們見到的虛擬攝影棚。
虛擬攝影棚構成的兩大元素其實也就是前景與背景，與去背系統相當類似，前景是攝影機拍攝下來的畫面，背景為虛擬的電腦平面圖檔或是 3D 背景，將兩者完美的結合就是虛擬攝影棚的應用，我們先從前端攝影機的角度來看，
一般有分為「追蹤」系統，以及「無追蹤」系統兩種，兩種的差別是追蹤系統可以跟隨攝影機的 Pan、Tilt、以及 Zoom 的控制，來對虛擬背景做相對應的改變，高階系統甚至可以做到 Track、Dolly、以及 Crane 的追蹤，如此一來可以發揮細緻的運鏡以及靈活的場面調度管理，而無追蹤系統 Zoom、Pan、Tilt 等等的一切運作，皆是透過電腦虛擬演算出來，一樣可以做到相當精確的畫面鏡位的改變，甚至單機或多機位的鏡頭語言也可經由計算具體呈現，但細微的「鏡頭手感」差異則略有不同，高階追蹤系統適合如北京央視、台灣公共電視等全國性電視台，無追蹤系統則相當適合學校教育、地方電視、購物台等的應用。
第二部分、也是相當複雜的是關於背景的部分，大致上分「2D」以及「3D」系統，2D 系統以圖層堆疊的邏輯建構，類似於動態版本的 Photoshop 的方式，將窗外場景、室內背景、電視牆、人物等以層層堆疊的方式架構出來，好處是系統負擔較小，不太需要高端的工作站來執行運算的工作，一般從業人員或是學校教學系統容易入門，
缺點則是場景的視覺真實感受較弱，在人物與背景需要進行深度層次上的互動時較為困難，比方說攝影機位置的推搖橫移效果，在 2D 系統中較易出現破綻。3D 系統則是場景以全 3D 模式運作，可任意自由旋轉，並進行攝影機位移，同時場景物件位置及透視、光影等會依據角度不同自動進行調整，可營造較 2D 系統更為真實的視覺效果，但代價就是高昂的系統建置成本，如高階工作站等，再加上耗時的前端場景設計、以及相對複雜的工作流程，需要將高專業度的各種執行範疇加以整合，才可以得到預期中的效果。
一個完美的虛擬應用，除了這兩大部分之外，剩下的部分可能常常會被使用者忽略，那就是實際的「攝影棚」的部分以及環境跟場景的互動關係，
雖然稱作虛擬攝影棚，但畢竟還是需要實際拍攝的部分，如主播或是主持人等，或許相當多的人會覺得不過就是找個真人，往藍色或是綠色的幕前一擺就交差了事，其實不是這樣子的，要將真實的人物跟虛擬的背景完美的融合，一個專業的藍綠幕加上適宜的燈光是缺一不可的，像是一個標準寬五米、深三米、高三米的棚，就會需要十二到十五盞的燈光來做場地照明，重點就是柔和、平均，以求藍綠幕的光源色澤勻稱，這樣在通過 Chroma key 的時候才可以將需要移除的藍或綠色的資訊量跟對比壓縮到最小階調，如此才可以適度地保持被攝物的影子及其他層面的細節。此外，現場的燈光也需要儘量模擬成虛擬環境的光源方向、攝影機位置角度也需要參考虛擬背景來做安排等，這樣結合出來的實拍人物跟虛擬背景才會完美的融合在一起，才不會像五零年代的特效電影一樣，產生格格不入的感覺。
以上這幾個要素就是構成一個虛擬攝影棚的基本元素，稍微進階一點的部分可以再加上適度的美術編排，CG 字幕以及些許互動多媒體的元素，如此一來就可以組成一個十分強大又美觀直覺的虛擬攝影棚作品，在現今這個快速求變的時代，傳統的棚內拍攝或是外景節目或許已經發展到一個極致，人們對此一類型的節目接受度已達到飽和，正巧電腦運算能力也挺進到一個可以提供即時華麗效果的境界，再加上多元學習推廣方案適時地推波助瀾，無論是學界或業界，現在都是一個加碼進軍的好時機，也期待各類型高低階解決方案能快速推出，繼續豐富製播的小天地。
