物体模型建立的效果，材质设置的正确与否，环境的真实感问题等等都需要渲染来验证。渲染其实就是通过计算机的算法来将前面的三维动画制作过程最终输出为图形图像文件的过程。随着渲染技术的不断更新改进，出现了许多优秀的拥有较强真实感渲染算法的渲染引擎（软件引擎而并非硬件引擎），这些渲染引擎将制作的三维动画变得更加真实。
三维动画软件一般提供三种动画输出：动画文件的屏幕显示、动画的胶片输出和视频输出。
值得一提的是，3G 手机的到来，以及流媒体技术的成熟，将是动画的又一个极佳的输出平台和渠道，因为动画可以简化人物与场景，但动作仍可以保持复杂来吸引观众，这适合手机的小屏幕播出。比如小小的动画，简单的火柴棍人物，只有线条的门窗等；又如即使在计算机的屏幕上播出也依然是最受欢迎的FLASH 动画，把这类的动画放在小屏幕上效果一点不变，而其他的节目如真人片却无法做到这一点，此时观众的选择将不言而喻。另外，动画容量极小，也很适合手机的存储和不是很快的网络传输。可以预见，手机动画的流媒体输出，将是一个极大的市场。
3.5 节目制作中的虚拟技术
3.5.1 虚拟演播室技术
虚拟演播室（virtual studio）是近年发展起来的一种新兴电视制作技术，是传统演播室色键抠像技术与计算机虚拟现实技术相结合的产物。它将摄像机拍摄的图像与计算机制作的虚拟场景完美地结合起来，创造出令人异想天开的虚拟世界。
1.技术基础
（1）色键抠像技术
假如图像A 是风景，图像B 是具有蓝色背景的人像，色键抠像技术通过色键信号发生器将图像B 中的蓝色背景选出来形成键信号，即人像为白背景为黑的黑白图像。再用此黑白键信号去控制图像A、B，使图像A 对应于人像部分变成黑电平，图像B 对应于蓝色背景部分变成黑电平。然后两图像信号相加把图像B 中的人像嵌入图像A 中形成合成图像，至此完成色键抠像的整个过程。由此可见，当拍摄前景图像B 的摄像机作推、拉、摇、移等运动时，合成图像中的背景图像A 是不会同时相应地运动的，从而产生了前景图像在背景图像上浮动的感觉，缺乏真实感。作为色键抠像用的两台摄像机（或其他信号源）由于没有同步动作的装置，通常在工作时由于两台摄像机中的各参数不能改变，合成图像的前景与背景是相对固定的。色键抠像技术虽然给电视节目制作带来了新的创意，但在实际使用时还是受到一定的局限性。
（2）虚拟现实技术
虚拟现实（virtual reality）技术我们已经在第2章做了介绍。近年随着计算机技术的发展，软硬件的价格相对降低，虚拟现实技术逐渐应用到建筑、医疗、教育、影视、娱乐等领域。虚拟演播室则是近年来虚拟现实技术和传统的色键抠像技术的结合在电视节目制作领域中的应用。由此引起了电视节目制作领域内的一场革命。这一技术的应用，使得我们摆脱了时间、空间及道具制作方面的限制，能够自由地遨游在广阔的想象空间之中，极大地提高了节目创作及制作能力。并且由于虚拟场景的制作、修改、保存都是在计算机中进行，省去了真实场景的搭建、拆卸、储藏等环节，降低了节目制作的费用，提高了工作效率。
2.虚拟演播室技术原理
虚拟演播室是虚拟现实技术和传统色键抠像技术结合的产物。它与传统的色键抠像技术最根本的区别在于引入了虚拟现实技术中的信息交互技术。
利用摄像机跟踪技术所获取的真实摄像机运动参数来控制计算机中的虚拟摄像机相应的运动参数，使真实摄像机和虚拟摄像机保持同步运动，使得虚拟摄像机拍摄的虚拟背景与真实摄像机在蓝幕前拍摄的人物前景通过色键抠像技术完美地合成在一起。当拍摄前景的真实摄像机运动时，其合成画面的背景也同时相应地运动，始终保持相应的透视角度，合成效果仿佛是从实景中拍摄所得。这样就解决了传统抠像技术中背景不能随前景运动的局限性。既然背景可以用计算机制作，那就给我们创造了无限的创作空间，可以是真实世界的模拟，也可以是想象出的虚拟世界，这使我们彻底摆脱了传统演播室的束缚。
3.虚拟演播系统的分类
各种新型的虚拟演播系统在最近几年层出不穷，根据不同的方式，我们一般对常见的系统有着如下的分类：
（1）根据硬件平台划分
根据硬件平台可划分为基于PC 平台和基于UNIX 平台的系统。早期基于UNIX 平台的系统应用得比较广泛，如今随着PC 技术的迅速发展，其CPU的运算速度以及基于其3D 图形加速处理卡的处理能力越来越强大，因此基于PC 的虚拟演播室系统的先进程度已经与基于UNIX 平台的系统相当，并获得大量的软件的支持，其未来的发展空间广阔。而基于UNIX 平台的虚拟演播室系统，在一定程度上受到单一的UNIX 平台的兼容性的制约，其发展速度相对较为缓慢，同时由于价格昂贵，其市场空间相对较窄。
（2）根据工作原理划分
根据工作原理可分为二维和三维虚拟演播室系统。二维系统的出现是为了迎合某些用户的愿望，即能在较低的价值上建立一个简单、实用而且图像质量高的虚拟演播室系统。这类系统的背景生成装置一般采用图形图像处理卡，可生成类似于二维DVE 效果的平面背景图像。但与一般DVE 系统所不同的是，在这里各种数字视频效果的生成是在摄像机运动参数的控制下进行的。例如，当摄像机推近前景图像时，在相应运动参数的控制下，图形图像处理卡会产生一个放大的图像，与前景配合。合成之后，前景看上去就好像确实处于图像处理器产生的虚拟背景之中。但是由于此系统是二维系统，所以其调用的虚拟场景是预先生成好的平面TGA 或BMP 格式的图片。比如一个双机位的二维虚拟演播室系统，如图3‐14。它是根据每个摄像机的机位角度事先渲染一幅相应的平面图片，实际拍摄时是通过两个图片的切换体现出摄像机机位之间的切换，而无法实时地反映出从摄像机1移动到摄像机2的整个变化过程，而且摄像机的推拉摇移受到平面图像大小的限制只能做小范围的运动，一般来讲每个机位的左右摆动范围不能超过30°，否则画面范围就会超出虚拟背景的范围而“穿帮”。主持人就像贴在一副背景画之上，没有景深和画面层次，因此看起来真实感较差。
而三维系统可创建真三维的虚拟场景。其调用的背景是用传统的3D 建模工具（如3DMAX、MAYA 等） 建立的标准虚拟场景模型序列文件*.WRL，在专业图形加速平台上根据摄像机的参数变化进行实时的三维填充和渲染，因此实时渲染是三维虚拟演播室的重要特征。由于三维场景的实时渲染需要非常大的计算量，所以，这类系统必须采用功能强大的图形工作站或专用的高速图形处理器作为背景生成装置。由于三维场景是建立在实时生成的图形平台上，场景的大小不受限制，摄像机可以在360°空间任意旋转运动，配合无限蓝箱技术可实现全场景360°空间显示。在三维场景中，虚拟景物既能作为真实人物的背景出现，也能作为前景出现，并且真实人物还能围绕虚拟场景运动，因而在视觉效果上更具纵深感，更加真实。这类系统再配合虚拟阴影及反射、像素级深度键等新技术后，可达到非常逼真的真三维虚拟场景效果，是节目制作的最佳选择。
4.虚拟演播系统的组成
虚拟演播室系统按照工作流程可分解为三个部分：摄像机跟踪部分、计算机虚拟场景生成部分及视频合成部分。
（1）摄像机跟踪部分
摄像机在拍摄过程中有平移X、纵移Y、景深Z、水平角、俯仰角、镜头变焦ZOOM，聚焦FOCUS 等变化，这些参数的改变会引起拍摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，图形工作站必须根据这些参数不断地调整三维视图。而摄像机跟踪部分的作用正是用来拾取摄像机的位置信息和运动数据，实时的跟踪真实摄像机，以保证前景与计算机背景“联动”。目前虚拟演播室的摄像机跟踪定位系统主要有以下三种方式：图形识别方式、机械传感方式、红外线发射和接收方式。
目前一般虚拟演播室系统采用机械传感的跟踪方式，系统可以实时精确地获取摄像机的俯仰、平摇和变焦参数，并实时控制虚拟场景与之同步地进行俯仰、平摇和推拉，保证前景与背景间不出现滑坡、抖动和错位，并保证透视关系一致，实现高精度的同步跟踪与图像的实时刷新。
（2）计算机虚拟场景生成部分
虚拟演播室的场景是计算机绘制的图形，计算机绘图有二维和三维之分，因而虚拟场景也有二维和三维之分，二维场景没有厚度，只是一个平面图形，所以二维虚拟场景只能作为背景平面，出现在真实人物的后面，而三维虚拟场景中的景物具有Z 方向的厚度，是立体的，以背景中的一个长方体为例，长方体是一种六面体，其底面和背面一般是看不见的。然而随拍摄角度的不同，有可能看见其正面，侧面和顶面。在计算机中，其正面、侧面和顶面的图像都分解为像素的形式，保存在存储器中，当摄像机处于任意的角度位置时，计算机即进行计算，获得相应的画面。同时，三维的场景中，虚拟景物既能作为真实人物的前景出现，也能作为背景出现，并且真实人物还能围绕虚拟景物运动。
当然还必须进一步考虑许多细节问题，比如灯光和阴影，当摄像机改变其取向位置时，根据照明条件，阴影部分将发生相应的变化，背景画面应该能够反映出这种变化。
三维虚拟演播室调用的背景是用传统的3D 建模工具（如3DMAX、MAYA等）建立的标准虚拟场景模型序列文件*.WRL，在Open‐GL 图形平台上根据摄像机的参数变化进行实时的三维填充和渲染。
（3）视频合成部分
虚拟演播室系统视频合成的基本技术是抠像技术，摄像机拍摄的真实人物和景物通过抠像处理，与计算机生成的虚拟场景合成一个画面。
传统的抠像技术一般是通过色键扣蓝来完成的，而目前一种新的抠像技术——“距离键”技术改变了我们对抠像技术的认识，它的工作原理是，在摄像机镜头上加装红外线发射器和接收器，红外线遇到物体发生反射，物体到摄像机的距离不同，发射和接收反射的时间间隔就不一样，那么就可以以此作为键控信号来控制开关的开通与截止而进行抠像。“距离键”技术的优点：不必受蓝背景的限制，随便什么环境都可以把你想要得物体抠出；扣像不受灯光环境的限制，暗淡的环境依然可以工作；最小扣像距离间隔可以达到1mm。其缺点是，扣像所用的红外传感器会受到外部环境光线的影响而导致误差较大，比如其无法在阳光下工作；操作比较复杂而且价格昂贵，用户一般难以接受。
在处理演员在虚拟场景中的位置方面，原先使用的是“分层级”深度键技术，在这种情况下，物体被分别归类到数目有限的几个深度层中，因此演员在虚拟场景中的位置无法连续变化。而在目前出现的“像素级”深度键技术中，构成虚拟场景的每一个像素都有相应的Z 轴深度值，因此演员在虚拟场景中的位置可以连续变化。使用这种技术后，虚拟物体、真实物体及表演者可在节目中动态地相互遮挡，从而增加了虚拟场景的真实感。
5.使用时应注意的问题
（1）虚拟的真实性
在虚拟演播室的具体应用中，由于演员在表演的同时并不一定知道此时的拍摄状况，所以难免会发生一些与现实相悖的情况，如穿墙而过、隔空取物、下落的物体直接穿过桌子落到地面等等，这些一般可以通过调整虚拟场景的设置及演员的走位来解决。
（2）延时
在虚拟演播室中，虚拟场景是根据摄像机运动参数的变化而变化的，这个过程需要时间。一般虚拟场景生成系统的运算时间在2～10帧左右。基于编码器方式的系统，编码器与计算机之间的通信也有少量延时，而基于图形识别方式的系统，其延时量会达到10帧以上。因此，在前景与背景进行合成以前，首先要对前景图像进行相应的延时。另外为保证声画同步，声音信号也要做相同的延时。当使用视频墙中的声音时，也要对其进行延时。
（3）蓝室设计
在键控技术中，使用一幅蓝屏或蓝背景，便可完成抠像、合成图像的过程。
但在虚拟演播室中，由于要考虑到拍摄对象运动及摄像机运动，仅使用蓝背景已不能满足需要了，只有设计蓝室才能满足要求。蓝室设计要考虑蓝室的大小、形状、颜色、弯角等几方面。
