[摘要] 本文结合虚拟演播室的试验情况和标准草案的制定进程，探讨了虚拟演播室的关键技术点、技术要求和测量方法，并就视频通道评价中的一些问题提出了看法。
[关键字] 虚拟演播室 视频通道
虚拟演播室系统作为广播电视节目制作的一个重要手段，自上世纪90年代出现以来，已经在国内得到了较为广泛的应用，并已成为广播电视中心的重要组成部分和节目制作的实时创作平台，其性能直接影响广播电视节目的制作和播出质量。目前，国内的虚拟演播室系统已经从开始时的二维系统逐渐发展成为二维半和三维系统，其节目制作能力发展迅速，在很大程度上替代了传统的演播室功能，提高了节目制作效率，所实现的卓越的实时创作效果令传统演播室望尘莫及。
同时，必须注意的是，由于目前在虚拟演播室方面没有相应国家标准和行业标准，因此国内市场上虚拟演播室产品的质量参差不齐，因此各研发部门、使用单位以及行业管理部门对虚拟演播室技术标准的需求已经非常迫切。为此，国家广电总局于2001年下达了虚拟演播室行业标准的制定任务。本文根据试验情况，并结合行业标准制定过程中的体会，就几个方面对虚拟演播室的测量进行探讨。
一．虚拟演播室中关键技术点的探讨
虚拟演播室系统是视频通道技术和计算机图形技术结合的产物，因此单单从视频通道或单单从计算机图形的角度出发，都不可能完整准确地理解虚拟演播室。在虚拟演播室行业标准制定中，关键技术点和术语的不断变化，正是反映了人们的观念不断更新和深入的过程。
1．渲染
对于早期开发的虚拟演播室，人们普遍关注的是选取和采用哪种渲染方案，普遍采用的有二维半渲染和三维渲染。
二维半渲染是指在三维建模环境中构建三维模型，将虚拟摄像机调整到与真实摄像机一致的位置上，渲染出广角位图，并与每个摄像机一一对应，在跟踪后，虚拟场景生成装置根据传感信息，对广角图像进行处理，以保证正确的透视关系。
三维渲染是指事先构建好三维模型，通过机位信息确定虚拟摄像机在三维模型中的位置，然后渲染虚拟摄像机中的可见区域，以达到和真实摄像机同样的视角。
采用渲染来描述虚拟演播室虽然比较直观，但其出发点过于偏重于图形学，与视频通道的关联较小，因此在以后的修改中该技术点已经被弱化了。
2．虚拟遮挡（深度键）
遮挡/深度键指用一个三维虚拟物体将主持人或前景挡住，通过遮挡体现物体在虚拟场景中的前后/透视关系，增加场景的真实性。
3．多机位虚拟演播
根据制作的需要，在虚拟演播室系统中添加摄像机位，每个机位均可实现实时传感。
4．摄像机的跟踪和定位
即一般所说的跟踪。将摄像机的镜头、机身、空间位置等参数的变化形成数据，数据经过处理后，传递给虚拟场景生成设备，虚拟场景生成设备根据这些数据生成与摄像机运动同步的虚拟场景。
5．活动视频
通过虚拟场景生成设备的视频输入接口实时嵌入到三维场景中的、带有外来活动画面的三维场景。一般是指外来的视频信号。
6．无限蓝箱
指前景中蓝板以外可以被虚拟场景生成设备生成的场景覆盖的区域。这种功能可以将出现在场景中的不必要的物体遮挡。
7．虚拟摄像机
指非真实存在的摄像机，用于拍摄由虚拟场景生成设备生成的场景。
8．二维半虚拟演播室系统和三维虚拟演播室系统
二维半虚拟演播室系统能够实时地处理二维图片，前后景物可随着摄像机的水平摇移、俯仰和变焦的变化而同步变化，满足实时生成虚拟场景的需要。三维虚拟演播室系统则能够实时地处理三维模型，前后景物可随着摄像机在演播室地面上的移动、水平摇移、俯仰和变焦的变化而同步变化，满足实时生成虚拟场景的需要。
二．虚拟演播室技术要求探讨
首先，正如前面所述，虚拟演播室系统结合了视频通道技术和计算机图形技术，因此在评价虚拟演播室系统时，既要关注通道的性能，也要检查图形创作的能力。由于目前国内的虚拟演播室系统在接口方面并没有达到完全的统一，因此目前兼顾了各个通用接口的性能要求。
其次，虚拟演播室系统所必须达到的创作能力和处理能力、虚拟演播室系统所必须具备的功能等也是使用者极为关注的问题，如何将这些需求量化成明确的技术要求和功能要求，已成为标准制定工作中的重点之一。
此外，由于目前国内各广播电视播出和运营机构都在加紧进行数字化改造，演播室的数字化已成为大的趋势，有些具备实力的电视台已经基本完成了对演播室和演播通道的数字化改造，因此数字特性必然成为测量的重点。同时，这种情况给通道的评价和测量带来一个新的课题：对于数字通道是否还要评价视频特性？对此，在标准的制定过程中采用了比较折中的办法，即仍将通道视频特性作为测量和评价项目。我们的理由包括以下几个方面：
（1）在数字化尚未完成的系统和通道，或者说数/模非平衡通道，限于输入和输出接口的类型，视频特性仍然是必测项目。
（2）即使是数字化比较彻底的系统和通道，只进行SDI流的格式检查和SDI接口特性的测量并不能充分反映通道的特性。视频通道，顾名思义是传送视频信号的，如果对传输的视频内容完全不涉及，很难说是一个完整的测量。
（3）在数字通道中，如果某些设备对视频参数（尤其是分量参数）进行了不正确的调整，通过格式检查和接口特性测量是不可能全都发现的。因此只进行格式检查和接口特性测量是不够充分的，存在很大风险。
（4）接口特性的测量和格式检查并不能确定系统的比特状态，这也是其充分性不足的一个理由。
（5）有些数字设备（如切换台），有可能改变原信号中的逆程部分，这样原信号中的嵌入音频会受到影响。这种影响仅通过格式检查和接口特性测量也不足以察觉，而且也不够直观。
基于上述考虑，对于虚拟演播室系统主要考虑了以下方面：
1. SDI通道技术要求
（1）信号格式
数字有效行与模拟行同步基准的关系应符合T14857－93《演播室数字电视编码参数规范》（1992年ITU601-3建议书）的要求。
图像数据编码特性、图像数据格式、接口信号结构和图像定时基准码等参数应符合GB/T17953－2000《4:2:2数字分量图像信号的接口》（1998年ITU-R BT 656-4建议）的要求。
（2）接口性能指标
在此项中应测量和评价以下参数：SDI幅度、上升时间、下降时间、上升和下降时间之差、上冲、下冲、直流电平偏移、抖动。
2. 数字视频性能和模拟分量视频性能指标
在此项中应测量和评价以下参数：输出幅度、幅频特性、非线性失真、信杂比、K系数、时延、彩条信号矢量幅度误差、彩条信号矢量相位误差。
3. 模拟复合视频性能指标
在此项中应测量和评价以下参数：介入增益、幅频特性、非线性失真、信杂比、K系数、色亮增益不等、色亮时延不