随着广播电视技术和计算机的飞速发展，虚拟演播室技术已经逐步被越来越多的媒体和制作公司熟悉和使用。而且，如今的虚拟演播室已经不仅仅是传统演播室的替代品，也不再是为了节省空间不得已而为之的产物，其技术成份、功能和优越性决定了这项技术有其强大的发展空间和广阔的市场。此次有幸借系统升级的机会，对于生产虚拟演播室系统的一些厂商的产品作了较为全面的了解，在安装和调试的过程中，对一些细节问题也有了一定的认识。
虚拟演播室技术最主要由摄像机追踪技术和实时渲染两部分组成，检验一套虚拟演播室系统优劣基本上就是取决于这两项。由于我们现有二维的虚拟演播室系统，这次我们测试的主要是三维的虚拟演播室系统。
虚拟演播室技术
1.摄像机追踪系统
摄像机追踪技术对于任何虚拟演播室系统来说都是最重要的部分之一。相对于以前的二维虚拟演播室，如今的三维虚拟演播室对于追踪系统的要求更为严格，原因是：（1） 如果追踪系统只能测量摄像机的俯仰和摇移动作，而不能测量到X、Y、Z的位置改变，摄像机就必须固定在演播室地板上。在这种情况下，得出的画面没有三维透视感而导致背景显得平板。(2) 图形的特技花样和其他性能已经有增长并将不断提高。如果不能够正确地测量到摄像机的参数，虚拟背景会产生“跳跃”现象，并且画面会失去真实感。例如，真实演员的虚拟阴影可能会处在不合适的位置。(3) 虚拟演播室中近距离的拍摄对摇移和俯仰参数要求非常高的精度。当画面范围较小时，即便是0.01°的误差也有可能导致背景与前景之间发生明显漂移和抖动。因此，要得到较好的近距离拍摄效果，追踪系统必须有很高的精确性。(4) 随着对精确性的要求提高，追踪系统必须包含一个精确的镜头校准系统。用户应该能够方便地在演播室中校正镜头。这点很重要，因为一个高质量的虚拟演播系统决不能忽略对每个镜头的校正或依赖于普通的镜头表。
目前在虚拟演播室技术中使用的最普遍的有网格识别，机械传感器，追踪红外线光源等。
(1)网格识别
根据演播室的大小，定制不同尺寸的网格，每个相邻的网格大小不同，依靠摄像机拍下的视频图像，可以实时地解析出摄像机的位置、方向和变焦参数。支持任意数量、任意类型的普通演播室摄像机：肩架式、座机或遥控式的摄像机，支持任意类型的镜头。不需要烦琐、耗时的校准和重校准过程，自动进行实时的重校准。对演播室中的设备和安装方式没有特别的要求。由于所有的参数都来源于摄像机拍摄的网格，所以，只有在摄像机拍摄的画面中同时满足网格占当前画面的50%以上和有四个网格交叉点这两个条件时，系统才能正确识别参数。
(2)传感器识别
推拉变焦和聚焦传感器：把推拉变焦和聚焦传感器安装在摄像机的镜头上。当镜头是数字镜头时则不需要，可以直接读取其参数。通常使用电位计或编码器，而且通常同时把两个都装上。推拉变焦信息用来确定画面范围（物体呈现的大小）。聚焦信息用来协助纠正画面范围。
传感头（摇移、俯仰或Roll）：许多二维虚拟系统和三维系统使用传感头。传感器安装在摄像头上来测量摇移和俯仰动作，这些信息用来确定背景的透视感。除非加入了某些位置测量追踪器，否则在拍摄中是不能移动演播室中装有传感器的摄像机的位置，位置一旦移动，就必须重新校准。不过，使用这种方法，拍摄的画面范围不会像网格识别中那样受到网格范围的限制。
(3)红外线追踪技术
系统使用一个红外线LED目标安放在每个演播室摄像机上，这些目标是很轻的碟片，包含16个16丛小红外线LED，从顶部和旁边发射光线。安装在天花板或墙上的一列“监测”摄像器把这些目标拍摄下来。所有的目标都是相同的，在初始处理后即开始追踪摄像机，摄像器对红外线敏感，LED丛在图像上呈现为黑背景上的白色亮点，LED与视频同步,图像处理运算检测到LED并计算出摄像机的位置和角度。
(4)其它跟踪技术
超声波定位和惯性测量：采用超声波信号多点发射和多点接收原理，陀螺仪定位原理和模糊识别处理的原理，定位摄像机的当前位置，一般在演播室顶部安装的超声波发射和接收杆，每根杆有六个发射和接收点，间隔60cm，每个点以70°的发射角度，向下发射超声波，安装时两根杆平行放置，间隔也为60cm，高度为4m，根据演播室摄像机所需活动范围的大小，可以放置一定数量的杆，来覆盖活动区域。在摄像机顶部安装三个金属点和陀螺仪，金属点用于反射超声波信号，陀螺仪用于模糊定位，主要是用在摄像机倾斜和翻转时的定位。理论上只要超声波发射杆所覆盖的区域，都可以定位，但是由于超声波发射角度为70°，在接近杆的区域有一部分盲区，所以如果使用一定高度的摇臂，例如3m小摇臂，加上摄像机的高度应该正好在这个盲区内，就无法定位，还有在覆盖区域接近边缘的地方，会出现定位的错误。定位的精度不高，前景和背景的结合有一定的误差。校准比较麻烦，每次断电后，都必须重新做一次校正。安装上的要求比较高，对电磁波的干扰很敏感，如果离演播室灯光整流器过近，或接地不好的话会对系统有很大的影响。安装在摄像机上的金属架太重，附加重量达到4～5kg，不适合肩扛。整个系统只能用一个机位的超声波定位，如果有第二个会相互干扰。
机械摄像机（X，Y，Z）：这里的机械摄像机是指把摄像机安放在机动式基座上，测量基座的运动，而遥控摄像机的动作。把传感头和推拉聚焦结合起来，就可以进行完整的测量了。这些设备体积庞大，也非常昂贵，但是性能不错。从理论上讲，摄像机可以安装在滑轨上，但这种方法使用很不广泛。
当前高端的三维系统都使用几种不同的方法来探测摄像机在地板上的位置及其动作。如网格识别+LED，网格识别+传感器，传感器+LED等。这些系统可以测量到自由运动的6个参数（X、Y、Z、摇移、俯仰和Roll），有些亦测量推拉变焦和聚焦参数。不同的跟踪方式有其自己的特点，有自己的优势和局限性，成本也有很大的不同。
2.实时渲染能力
实时渲染能力是虚拟演播室技术的另一个重要的衡量标准，虚拟演播室发展到今天，已经成为一项独立的技术，其最大的功能和优势就在于它的实时性，不必再花费更多的时间和后期制作的人力物力。作为一个优秀的三维虚拟演播室系统需要实时处理大量的三角形、纹理贴图、视频插入等，而不是预生成的场景，所以一个强大的图形工作站就显得尤为重要。现在主要使用的有基于UNIX平台的SGI Onyx 2、3 Infinite Reality、O2。由于PC的发展，现在也逐渐出现了基于NT平台的DVG和其它图形工作站。
总所周知SGI Onyx 2和3 Infinite Reality由于其强大的图形性能，早已被广泛应用于高端的视频领域，至今为止，还是高端虚拟演播室系统所使用的最为优秀的图形工作站之一。
近几年PC的发展迅速，随着CPU和显卡芯片主频的升高，显卡的纹理内存扩大，PC成本的不断降低，许多厂商开始开发基于PC的图形工作站。
其中最为典型的就是专门为了虚拟演播室开发的DVG-10图形工作站。是基于2台奔腾4单处理器的PC机,集成于一个5RU大小的机箱中。每一个DVG-10可以带有两个着色引擎，或者一个作为控制，另一个作为着色引擎。这种灵活的结构允许一个DVG控制单元来控制无限数量的着色通道。这些通道通过一个标准网络联接，可以同时进行多个图形的处理。
DVG单元的主要性能：双SDI视频输出和双SDI键控（Alpha）或PVW输出；双SDI视频输入，包括有效的环通；锁相输入；锁相到内同步或外同步（Ref或SDI输入）；内置视频线性键控（合成视频输入和图形）；实时预监；8个RS-422通讯口用于实时和非实时控制（选项）；压缩闪存硬盘，可以快速地进行软件升级；背景视频延时，延时帧数可在跟踪软件中编程调整；DVD/CD和软驱接口；灵活的HW设计，供将来执行其他功能；3100万个三角形/秒；10亿个像素/秒；光源：着色过程最多达8个光源；彩色光源；各种位置组合，作特定方向的局部照射；着色后图形能够抗锯齿、抗闪烁，并带有其他系统滤波器；三线性贴图、阴影效果、实时特效、雾、深度提示、立体贴图；32位色彩；64MB纹理内存；超过7GB的内部存储带宽；全屏幕抗锯齿。由技术指标来看，此图形工作站已经和SGI图形工作站某些方面很接近，实际使用的效果也的确不俗。
有些厂商还开发了一些另外的图形工作