随着互联网的飞速发展，电视行业不仅要面临网络带来的冲击，而且同业之间的竞争尤其是全国各个上星卫视台收视率排名争夺战更近乎白热化。但由于节目的类同，各电视台除了绞尽脑汁进行节目改版外，更注重节目表现的形式创新。随着电视技术的发展，各电视台纷纷采用在线包装技术、虚拟演播室技术来丰富电视画面表现手段，提升电视画面效果，给观众更强的视觉冲击。以中央电视台为代表，越来越多的电视台采用在线图文包装、虚拟演播室技术对栏目图文及现场效果进行包装，尤其是综艺节目，在原先运用虚拟演播室技术的基础上，开始将虚拟植入技术引入到电视节目演播过程，让观众在欣赏精彩节目的同时领略到科技进步对电视节目效果带来的飞跃性的变化。
一．什么是虚拟植入技术
虚拟植入技术，就是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的主持人活动图像进行数字化的实时合成，在摄像机景别变化的同时能够保持主持人与虚拟三维场景同步变化，从而实现两者天衣无缝的融合，以获得完美的合成画面。从原理上说，虚拟植入技术实质上和虚拟演播室技术是相同的，都要运用跟踪技术和图形实时渲染技术。只不过虚拟演播室需要蓝箱和色键器，对现场拍摄的主持人活动图像进行抠像。也就是说虚拟演播室的虚拟场景是出现在主持人后面。而虚拟植入技术则不需要蓝箱和色键器，现场拍摄的图像是实景画面，三维虚拟场景出现在主持人的前面，从而实现虚实结合的效果。因此，虚拟植入技术也被称作虚拟现实技术。
运用虚拟植入技术可以将三维虚拟图形、主持人画面和三维动画整合到演播室实景中或者外景拍摄中的任何地方，对新闻、体育、天气、财经、娱乐等节目进行完美的现场包装。
图1 虚拟植入系统框图
二．虚拟植入系统的构成
和虚拟演播室系统相似，虚拟植入系统主要由跟踪系统、图形工作站和图形创作系统三部分组成。
1.跟踪系统。目前的跟踪技术有传感器、LED红外、XYNC红外、超声波等几种。其中传感器又有机械传感和光电传感之分。无论哪种跟踪技术，跟踪技术的精度必须非常高，否则，当摄像机产生微小的变化的时候（景别发生了变化），跟踪技术感觉不出来，那么图形工作站出的三维虚拟图形不会发生变化（场景不动），会造成虚拟场景漂移。
2.图形工作站。根据跟踪系统获取的摄像机运动参数，图形工作站对预先制作好的虚拟三维场景信号进行处理,实时渲染生成与摄像机拍摄的人物有正确透视关系的三维虚拟图像。要求图形工作站能够实时渲染加了动画、透明物体、灯光、材质贴图的模型文件（如85M）。同时图形工作站的视频输出质量必须达到广播级水平，更更重要的是图形工作站输出的视频画面的色彩与图形创作系统中计算机显示的要一致。从而避免设计人员在设计中为了达到自己的设计效果，反复调整画面的颜色。
3.图形创作系统。虚拟植入系统的场景通常为三维虚拟场景。这些场景可通过常用的3Dmax、Maya等三维创作软件来建模，最后由专用的图形处理软件编辑合成（包括建模、材质分配、光调整和物体运动等在内的物体模型、效果、动画）。一般由一台性能较高的的电脑（如HP Z800）及专用图形创作软件配置而成。
三．虚拟植入技术在电视节目中的应用
虚拟植入技术在国外的电视节目制作中应用非常广泛。尤其在选举和体育节目中运用最多，如图2和图3所示。
图2
图3
图4
图5
图2中的两个候选人的图片置于两个虚幻般的圆柱上，得票率与圆柱体高度相对应，并出现在主持人的前面，既形象又直观。图3中主持人在介绍运动员时，每个运动员的三维图像就出现画面的最前面，给人以神奇的感觉。国内电视台最早运用虚拟植入技术的是中央电视台在2010年世界杯直播节目《豪门盛宴》中，由美工制作的三维虚拟赛场、参赛队伍阵容、足球等虚拟模型植入演播室实景中，与主持人进行实时互动，给观众带来了一场场视觉上的豪门盛宴。此后北京电视台，上海电视台等相继采购相同的设备，将虚拟植入技术很好地运用到各自的栏目当中。如图6为北京电视台新闻节目虚拟植入效果，图7为上海电视台天宫一号特别节目中虚拟植入效果。2012年春晚，中央电视台更是将虚拟植入技术运用到极致。通过一个带跟踪的摇臂，将各种三维虚拟效果植入到演播现场，与现场的舞美灯光交相辉映，给观众呈现出一种如同《阿凡达》一般梦幻般的视觉效果，给春晚舞台增添了许多意想不到的效果。
图6
图7
四.结束语
图8
图9
随着以中央台为代表的各大电视台在电视节目中虚拟植入技术的不断应用，全国各个电视台尤其是上星台开始纷纷在节目制作中引入虚拟植入技术，以此来博得观众的眼球，并在收视率排行榜上占有一席之地。可以说演播技术的运用已从数字特技、虚拟场景、在线包装进入虚拟植入阶段。从节目形态上看，不仅是新闻、财经、综艺类栏目会广泛应用虚拟植入技术，而且目前比较热门的相亲类、模仿秀类栏目也会得到成功的运用。可以相信，在不久的将来，国内电视屏幕上会越来越多地呈现出各种新奇的虚幻的虚拟植入效果。B&P
图10
图11