第二章 文獻探討 第一節 虛擬製作系統
壹、系統簡介
一、 虛擬製作系統的定義
著名的虛擬製作製造商，以色列的 ORAD 公司之總裁 Matt Straeb(1999:
66-71)、Moshkovitz(2000: 5-8)對於虛擬製作系統(Virtual Studio System) 所下的 定義如下:
將虛擬製作系統或稱之為虛擬場景(Virtual Set)，並認為虛擬場景或虛擬製作系 統，是一個可以讓表演者與電腦所產生的三度空間(3-D)影像或動畫背景之場 景，進行合成，而將節目以現場直播的方式呈現的工具。在典型的虛擬製作製作 中，表演者是在一個藍色屏幕背景前表演，而實際上最後所輸出的背景，則是來 自於儲存在電腦中的3D 動畫影像，經由一個去色嵌入法技術進行數位合成，這 種技術或觀念和電視氣象報導中，所用的藍色背景屏幕與播報員合成的科技幾乎 是一樣，而一般的去色嵌入法技術和虛擬場景不同之處，乃在於一般的去色嵌入 法所合成的是二維平面式的背景，而這背景是無法與攝影機在用鏡拍攝進行時即 時連動﹔而虛擬場景和演員互動的影像是3D 動畫場景。更重要的是，它可以自 由地移動攝影機，並讓攝影機與3D 動畫場景同步，可增加視覺上的真實感。並 提供觀眾一個可以信賴且富含視覺趣味的節目內容。
另一個著名的虛擬製作公司 Vizrt 對於虛擬製作或是虛擬場景的定義(廣播級 虛擬攝影棚，2001：2-3)：
虛擬製作是電視製作上的一個觀念革命，這個嶄新的視覺處理方式，結合了 發達的電腦繪圖科學和先進的視訊技術，兩者相輔相依而來。其技術基礎是 由「虛擬實境(Virtual Reality)」和「視覺模擬 (Visualization)」兩種電腦 科技架構而得，再與視訊工程(Video Engineering)的技術和設備結合而成整 個系統。這個極為先進的虛擬系統是由電腦產生一個可以被人類視覺所相信 存在的虛擬場景影像，然後再將之與由真實攝得的視訊源(Video Source)和 視訊效果(Video Effects)，三者相互合成產生出觀眾最後所看到的輸出畫
的畫面資料，完美地置入虛擬3D 空間中，並產生了達到廣播級(Broadcast) 的 專 業 視 訊 輸 出 品 質 ， 最 後 便 成 為 現 場 播 出(Live-to-Air)或 現 場 錄 影 (Live-to-Tape)的完成畫面。
本研究對於虛擬製作系統之定義為「一種數位影視節目製作工具與環境，能夠將表 演者、真實景物與電腦所產生的虛擬背景、景物(或虛擬表演者)等，以現場即時性的合成 方式，進行節目製作之所需要的硬、軟體設備資源稱之為虛擬製作系統。」英國國家廣 播電台及歐洲，則常使用的名詞為「虛擬製作(Virtual Production)」，本研究則仍採用 虛擬製作系統(Virtual Studio System, VSS)。
二、 虛擬製作的緣起與發展
在1980 年代末期，日本廣播公司（NHK）發展一個平面二維(2-D)的虛擬製作系統，
命名為「Synthevision」是個 Chroma Keying 系統，在用鏡拍攝時，左右搖攝(Pan)、
上下搖攝(Tilt)、伸縮鏡頭(Zooming)、弧形移動(Arc)與調焦(Focusing)等，各種鏡頭用 鏡的資料，可以靠安裝在前景攝影機上的感應器來追蹤取得拍攝時的相關資訊。而攝影 機移動的狀況，則是以即時的背景層來模擬，以建構出符合前景狀況的背景，然後再利 用傳統的色彩設定與替換嵌入系統，進行前景與背景的複合。在呈現的畫質上，背景可 以是高解析電視或高傳真影像(Hi-vision)的靜止畫面或比鏡頭用鏡所產生背景稍大些的 背景畫面。1988 年 「Synthevision」首次運用於漢城奧運，NHK 用來作為每日新聞 報導，雖然當時的背景畫面只是運用電腦繪圖所產生的靜止畫面，而在製作上的的開創 性，卻是真實攝影棚所無法達成的。而後，NHK 持續在攝影機追蹤與色彩設定與替換嵌 入技術上擴充，繼續進行實驗研究(Gibbs, Arapis, Breiteneder, Lalioti, Mostafawy and Speier, 1998：19)。
攝影機運作追蹤
攝影機
背景處理器
前景
嵌入
背景
前景＋背景
（合成影像）
背景源
圖 2- 1 NHK Synthevision 虛擬製作系統示意圖 資料來源：修改自 Gibbs, et al.(1998：20).
而最早的即時虛擬製作應該是1991 年，NHK 公司所使用的一個虛擬製作系統的原 型(Prototype)，用來製作一個科學性的節目叫做「Nanospace」，NHK 運用 SGI( Silcon Graphic Inc.)之繪圖引擎 VTX 來做背景造景(Rendering)，並伴隨著一套即時性的前 景追蹤系統，這套系統因為繪圖引擎的執行效率不佳，降低了它的實用性。直到 1993 年，SGI 的繪圖工作站 RealityEngine2 上市後，才有真正商業化的虛擬製作系統出 現。
1992 年，在去色嵌入法技術上聞名世界的 Ultimatte 公司推出一個事先建構完成 背景模式的虛擬製作系統(Prerender Virtual Set)，事先產生好的背景造景影像，依照 畫面順序儲存在數位硬碟（Digital Disk Recorder, DDR）裡，將攝影機拍攝變化的資 訊儲存於攝影機驅動設備內，然後再依照時間碼訊號(Time Code Signal)，進行同步視 訊合成播放之。
同時期的計畫有：法國的國家視聽院（Institute National de Audiovisuel, INA）
的 「Synthetic」電視計畫，是一個專注在離線式的三度空間的(3D)虛擬製作，在當時
Synthesis and Animation, Mona Lisa ），這是一個由歐盟(European Union)的 RACE 研究專案所領導的計畫，由九個歐洲的相關科技產業、廣播公司與學術研究機構 共同合作開發，由歐盟RACE II program 所支持，包括了英國的 BBC 與 Queen Mary and Wesfield 學院，德國的 Daimler-Benz 公司、Digitale Videosysteme 公司、
Hannover 大學、Siemens 公司、Video Art Production 公司，法國的 Thomson Broadcast Systems 公司與西班牙的 Balearic Islands 大學等共同合作的研究計畫 (Blonde, Buck, Galli, Niem, Paker, Schmidt and Thomas, 1996：18-29)。
另外，在歐洲還有兩個早期的虛擬製作系統，一個是由在影視製作領域中以即時性 繪圖著稱的 IMP 公司所開發的 Platform 系統；另外一個則是由創辦 VAP 公司(位於德 國漢堡的影視製作公司)之 Richard Kunicki 所開發的(Koenig, 2002)，他們將蒙娜莉莎 計畫成果商業化成一個命名為Electronic Set System(ELSET) 的系統。他們在攝影機 上建置了追蹤系統，將攝影機拍攝運作的資訊記錄下來，並以此資訊為基礎，進行運算 並建構背景，然後再合成前景與背景。
此外，以色列的ORAD 公司 1995 年發表了「CyberSet」，運用了圖樣識別(Pattern Recognition)的攝影機追蹤與背景處理系統，藉以精確的計算處理，讓前景與背景搭配 密切。同年ORAD 所發表的「 Larus」系統，更將追蹤系統與即時的顯像系統結合起來。
早期的虛擬製作系統的發展過程中，在電腦的即時性的運算與解析度的相互要求之 下，各家系統中，幾乎別無選擇的都搭配了 SGI 的繪圖工作站，做為虛擬場景處理的核 心引擎，然而，當攝影棚裡，如果以兩個攝影機同時進行拍攝的工作時，就必須設置兩 台SGI 的工作站，以便進行背景的繪圖運算，可是在安裝、校正使用與併聯運作上，均 增加相當的難度與投資金額，因此，虛擬製作的普及發展，亦遭受限制(潘正輝、陳傑民，
1997：92-98)。
直至 1997 年，許多製造商，開發出以微軟 Windows NT 為核心引擎的虛擬製作 系統，降低了建置費用，例如：Accom 之 Elset-Live-NT 系統，Evan & Sutherland 的 Mindset 系統等(Gibbs et al., 1998：18-22)。
在 2002 年的 NAB 展覽上可以看到，虛擬製作系統的製造商，所開發出在微軟視 窗 NT 版本或 Linux 版本的系統，使得建置成本降低，也相對的促進了系統的普及基 礎。有關VSS 之開發廠商及所用作業系統詳見：表 2-1。其重要發展年代則見：表 2-2。
表 2- 1 普及型虛擬製作系統與作業系統概況表
系統供應商名稱 VSS 系統名稱 作業系統版本 Vi[z]rt Viz 3.0 Windows NT FOR-A &
Brainstorm
DigiStorm Windows NT
Brainstorm eStudio Windows NT 或 Linux 或 SGI Redamac Scenario XR Windows NT
ORAD CyberSet NT Windows NT 資料來源：本研究整理
表 2- 2 虛擬製作系統之發展年代表
日期(事件) 公司 產品或系統
1988 （漢城奧運） NHK 平面二維(2-D)背景的 Synthvision
1991 NHK 自行開發的虛擬製作
1992 Ultimatte 事先造景之虛擬製作 1993 BBC 自行開發且事先造景之虛擬製作 1994 三月 NAB IMP Platform 系統
IMP Platform 1994 九月之國際
廣播會議(IBC) VAP ELSET 19994 十一月 GMD 3DK
IMP Platform Accom ELSET RT-Set Ltd. Larus, Otus ElectroGIG Reality Tracking
Softimage Virtual Theater 1995 九月國際廣
播會議(IBC)
Orad Virtual Set Discreet Logic Vapour
Accom ELSET RT-Set Ltd. /
Chyron
Larus, Otus
ElectroGIG Reality Tracking Orad Cyberset Evans &
Sutherland
MindSet
Vinten VideoScape 1996 四月國家廣
播機構協會之展覽 (NAB)
Radamec Virtual Scenario 1997 上述系統的個人電腦 PC 版本上市
附註：NAB（National Association for Broadcasters）、IBC (International Broadcasting Convention)
資料來源：修改自Gibbs et al.(1998：21)
三、虛擬製作的潛在優勢
一般而言，虛擬製作系統的應用，具有下列潛在優勢(Straeb, 1999；Moshkovitz，
2000: 15-20；Trumbull, 1999: 20-21；虛擬攝影棚簡介，1998：5):
(一)虛擬場景節省空間
一個虛擬製作的設置需要一個大約 10’x10’的場地以建立藍(或綠)色環境，相較於選 擇與使用實物場景所需之空間較為小些，卻能產生視覺上遠大於實體場景的空間效果。
這種技術有個最好的例子，就是ABC News 在 2000 年美國總統大選時使用虛擬場景的 傳播。剛開始時該公司在尋求一個看得到數排電腦與電視螢幕的高科技畫面，提供即時 的票選資訊。他們並沒有製作單一特別節目專用的攝影棚空間，當然也沒有擴增空間的 想法，因此最後的解決方案是一個只須8 ‘x 10’藍色屏幕的虛擬製作。這是一個非常小的 空間，但以動畫繪製成的虛擬製作卻有 80 呎長，有數排虛構的電腦和電視螢幕作為背 景，更可同時進行兩個場景的報導。
虛擬場景最大的優勢之一，是可以在同一場地製作許多不同的節目，不再需要為一 個仍在播出的節目限定一個攝影棚。當在某天完成一個節目的工作後，只要簡單地將下 一個場景輸入，就可以在很短的時間內做好下一個節目的準備工作。單一虛擬場景系統 不僅能用在數個節目的製作，還可以對同一個節目提供不同的畫面。
(二)虛擬場景節省經費
使用虛擬製作，可藉由刪除傳統場景的設計、建構、儲存和維修等相關費用而節省 許多經費，其它與空間相關的花費諸如照明、空調等等也戲劇性地降低了。ABC 新聞主 席，羅傑．古德曼於2002 年記者會中指出：「以當今虛擬製作製作所需的程式設計費用 大約在50,000 美元左右，相較之下，傳統場景可能就要花掉將近 350,000 美元。」
(三)虛擬場景更具彈性
虛擬場景的建構遠較傳統場景快得多，而整個過程也更有彈性。在一個計畫的設計 階段，虛擬製作科技能改變場景的設計為節目或廣告格式，也能使主題具體化。在設計 過程中，可以反覆觀察許多不同的設計以及將所要的演員加入展開的場景中，以評定不 同材質、尺寸和顏色的外觀。之後，為配合新的趨勢、格式，甚或其它特別的需求而對 現存場景的調整，皆可以輕鬆地達成，無須額外的花費。
(四)提高攝影棚使用率
可能一日一景或一景數日，而在使用虛擬製作之後，明顯改變的就是從準備場景到開錄 的時間縮短了，它可能在同一天內錄下好幾個節目，因此電視業者便可省下非常可觀的 費用。
(五)提昇業者專業製作能力
虛擬製作系統的製作應用技術將無限擴展影視傳播的創作空間，藉由電腦的設計能 力，電視業者可充分發揮節目企劃的想像空間和創造力。這個系統具備了實現特殊視覺 特效的能力，讓許多深具革新創意的理念，不再受到真實環境的約束與限制。
(六)擴展創造的空間
虛擬場景環境能將演員置放在任何地方；能用來重新構築已不再存在的建物；能使 動畫角色自然生動，並能模擬出一個巨大、充滿電腦並有電視牆的科技中心。虛擬製作 同樣也被使用於處理特定節目問題上；於地方性的計畫中能從虛擬場景的設計簡單及所 需的空間極小而得到不少好處；也能藉由在一個虛擬場景中完美整合相隔兩地的人物而 達成遠距訪問。
(七)跨越傳統器材與設備之限制
由於虛擬製作的效果範圍並不受到真實攝影棚的限制，故將攝影棚使用面積甚至延 伸到棚外是其一大特色。又虛擬製作系統可和傳統類比或數位器材整合，不但確保原來 器材的投資，更將使用實效發揮到極致，而且產生的視覺震憾絕非傳統器材所能相提並 論的。
(八)延伸至電影製作的創作領域
由於虛擬製作系統的功能非常的多，因此，而能延伸到電影產業，例如：電影攝影 機供應商JDC 即利用虛擬製作系統，開發出以電影攝影機為基礎的攝影機追蹤系統(Film Camera Tracking System)，而將從事影視製作的虛擬製作系統延伸到電影的製作，此 項技術對於現在的影視製作帶來了很大的改變(The breakthroughs, 2003)。
貳、虛擬製作系統之技術發展
一、攝影機追蹤系統
虛擬製作是一個可以將表演者與電腦所產生的虛擬場景合成的製播系統。其中包括 兩個重要的子系統：一個是用電腦產生虛擬場景的系統，另一個則是攝影機追蹤系統。
一個完整的攝影機追蹤系統，就是將攝影機的位置、運動、用鏡等相關資訊，以及它在
虛擬製作中的相對位置等資料，藉由電腦序列傳輸線（RS422 或 RS232）將這些資訊 傳送至電腦，電腦再依此輸入資料，快速運算與即時造景，再經由系統將實景與虛擬場 景合成二、三度空間位置追蹤。
在相當多的電腦應用領域會中使用到三度空間定位追蹤設備，例如：導航領域、彈 道飛彈追蹤(Ballistic Missile Tracking)機械人應用、生化機械、建築設計、電腦輔助設 計(CAD)教育和 VR 等，都需要使用到即時的位置定位追蹤設備而在不同的領域，對追蹤 定位的需求有所不同，例如全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)之能 量轉換器(Transducers)之正確度是允許為 1 至 5 公尺，這追蹤設備若用於汽車導航是 允許的，但是若使用於其它電腦應用領域，則是不允許的(Burdea & Coiffet, 2003：
16-24)。
當立體影像及虛擬實境技術盛行後，三度空間追蹤器的技術即成為重要的關鍵技 術，Burdea 與 Coiffet(2003：17-22)認為在使用追蹤設備時，應參考下列依據：
1. 正確性(Accurary)：是指追蹤後資料之精準程度。
2. 感應干擾度(Jitter)：是指當追蹤設備固定不動時，追蹤器輸出數據之改變程度。
當追蹤器固定不動時，讓設備之感應干擾度與錯誤累計度回報之數據，應該是 一個常數。此變化亦稱為sensor noise，因此，在處理應力求 jitter 的最小化，
否則將會對整個追蹤活動造成不良影響。當 jitter 無法維持在常數範圍時會造成 整個VR 建構走樣。
3. 誤差位移度(Drift)：追蹤器漂移度是追蹤器之追蹤數據與實際位置之誤差程度。
隨著追蹤時間的增加，追蹤的誤差將會持續增加，此時漂移度即可做為參攷修 訂，以減少誤差度持續增加。
4. 時間延遲度(Latency)：是指當追蹤器在追蹤位置時，從追蹤運作至輸出結果呈 現所需時間與實際位置時間之延遲差距，當然是延遲誤差越小越好。綜合以上 所述，有關追蹤器的運作，包括：位置定位追蹤、資料傳輸、運算造景以及結 果呈現等，都必須達到與實際狀況同步運作，才算是一個符合使用的追蹤設備。
5. 追蹤更新率(Update Rate)：是指追蹤器每秒鐘追蹤測量之資料量，更新率越高 的設備，對於模擬的動態回應狀況就會更佳。現今之追蹤技術，其追蹤更新率 大致為30∼144 更新率 每秒。
(一)追蹤技術的分類
現在商用虛擬製作系統所使用的追蹤技術，依據Moshkovitz(2000：15-20)及網頁 Camera tracking methods(2004)與趙寧(2003：2-6)之看法可以分成三種：
1. 機械式或電子機械式追蹤系統(Mechanical or Electromechanical Tracking System)
在攝影棚內進行拍攝時，攝影機的用鏡移動可概分為：攝影機的位置移動、攝影機 的運動方向改變、攝影機的高度改變、或攝影機位置不變僅左右搖攝、上下搖攝，或攝 影機不移動，鏡頭的運作改變，如：伸縮、調焦，或是上述運動的綜合運用。
所謂的機械式或電子機械式追蹤系統，就是分別在攝影機腳架的雲台、攝影機的鏡 頭、攝影機在棚內的位置等，裝設各種類型的感應設備，以進行追蹤。例如：攝影機的 鏡頭上裝設鏡頭感應設備，用來追蹤鏡頭的推拉、對焦變化等，攝影機感應器則安裝在 攝影機的機身，以測量攝影機的運作情形。感應器將所獲得的資料，經由傳輸纜線傳送 給 VSS，以進行後續的製作，由此可見機械式或電子機械式追蹤系統運用的技術有很多 種，有運用條碼及光學偵測器者，亦有使用攝影機輪軸轉速和轉量來計算者，也有用視 訊攝影機等多種不同的應用。其通常是運用所謂的攝影機追蹤器，將演員及物體與攝影 機之間的位置及透視訊號，傳送給電腦,然後根據攝影機鏡頭的角度產生虛擬環境以將真 實演員與虛擬場景結合起來。
2. 圖像辨識追蹤系統(Pattern Recognition System)
圖像識別式的追蹤系統，以色列ORAD 公司所發展的技術，最具有代表性，它是將 應用於飛彈射擊的辨識技術改良而成的。其運作原理是以色彩相近的藍色或綠色所繪製 的網格，作為辨識的基準，亦即攝影機藉由拍攝到的視訊影像，作為進行位置追蹤的相 關計算參考依據，而背景網格的每一個格點，都具有獨特的辨識參考資訊，當 VSS 工 作站接收到攝影機拍攝影像後，即可藉由背景所呈現的追蹤參考點，而進行位置追蹤與 其相關的後續處理。
運用圖像識別系統的最大特色，就是可以不需要每次使用前做完起始定位調整，即 可直接使用之，而無須做鏡頭校準。此外，對於手持式的攝影機也十分適用，這些特色 均增加其在製作應用時候的效率。而且，同一追蹤器可同時用於一個以上的攝影機。
這種作法也有缺點，因為藍色網格必須精確的畫在藍板上，而在處理Key 時因有兩 種藍色色調不容易Key 得乾淨；由於攝影機的焦點必須定位在網格上，故真實演員易有
失焦的現象；攝影機拍攝角度與具有網格標記的背景至少需有30 度以上的視角，否則不 能準確定位；在鏡頭的推拉等移動處理，則顯得較不精確，且拍攝可運用的場景，則也 受到網格的範圍所限制。此外因為從畫面之獲得、傳送、辨識、運算處理等過程，經常 需要較長的處理時間，造成畫面延遲的時間較長，而在即時性現場拍攝時候，演員與虛 擬場景的延遲呈現，會讓整個製作過程，需要一段適應搭配時期，才能確切有效的運用 與發揮。
3. 紅外線偵測式追蹤系統(Infrared Detection System)
紅外線偵測系統是利用紅外線收發裝置來檢測表演者和攝影機在攝影棚之中的位 置。其收發裝置可安裝在表演者和攝影機上。這種紅外線偵測系統會在攝影機上裝設紅 外線訊號器，訊號器會發射紅外線，而裝置在天花板或牆上的監控攝影機，接收了紅外 線訊號，就可以定位攝影機的位置。攝影機的鏡頭運動則由編碼器記錄下來，再將拍攝 的畫面和記錄的數據傳到電腦，進行運算後，即可將虛擬物件和真實物件的影像合成。
紅外線偵測系統在使用上的優點有：
l 可和圖型識別系統及機械感測系統相容，使用上更有彈性。
l 可安裝在任何種類的攝影機上，包括手持式和固定式，攝影機位移和運動 不受限制，可做到360 度環場拍攝的理想。
l 使用空間不限虛擬製作的藍幕或綠幕，只要能架設相關設備的空間，都可 使用此追蹤技術。
但是紅外線偵測系統也有缺點，需要許多的監控攝影機才能完整的接收紅外線訊 號，因此活動空間不能太大，而且每一台攝影機都要裝一個紅外線訊號器，在設備成本 上會較昂貴。
(二)攝影機追蹤系統的組成子系統
一般而言，一個完整的追蹤系統所謂處理的資料包括：攝影機現在的位置、方位校 正、鏡頭參數、攝影機高度、水平運動，以及各種鏡頭用鏡的參數。如水平轉動、上下 搖攝、鏡頭伸縮、鏡頭對焦等。一般而論，攝影機追蹤系統應包括下列幾個子系統(Wojdala, 1996: 144-145)。
1. 攝影機的鏡頭
它就是在攝影機的一般鏡頭上額外加裝資料編碼器、電子設備和訊號傳輸線，並用
l 編碼器至少具備處理16 位元的能力。
l 精準的位置測量與可靠的重複測量。
l 可以精確地處理位置更新的資訊，以及傳送 處理同步訊號。
從運用觀點而言：攝影機鏡頭必須具備水平旋轉與垂直旋轉的硬體索引脈衝
（Hardware Index Pulses），須能保證回歸至位置原點（Repeatable Homing），同時 能承受電子提詞機（Teleprompter）的重量。
虛擬製作機與相關設備有四個國家在發展：英國的Radamec、美國的 Ultimatte、
德國的Thoma Lichtmesstechnik 以及法國的 Hybird Vision，其產品說明如表 2-3:
表 2- 3 鏡頭製造商與產品特性表
廠商 國家 產品特性
Radamec 英國 提供只有編碼器的鏡頭 可選擇性使用自動化操作
Ultimatte 美國 可以藉由搖桿式的操作來搖控鏡頭 提供具記憶能力的鏡頭
在延遲上獨具特色 Thoma
Lichtmesstechnik
德國 改變攝影機鏡頭，並在上面加裝編碼器
Hybird Vision 法國 提供失真索引表，進行相關校正工作 資料來源：本研究整理
2. 鏡頭托架
一般來說，攝影機鏡頭的供應商會提供安裝於鏡片上的托架（Lens Brackets）。用 以處理與傳送鏡頭伸縮與對焦的相關資料。而鏡頭托架上所使用的編碼器和攝影機上的 電子追蹤設備是相同的。因為追蹤設備相同，所以所追蹤的四個向度：水平旋轉、上下 搖攝、推拉、對焦是以單一的序列傳輸線處理的。
此外，托架的齒輪必須和鏡頭推拉與對焦的環狀裝置精準緊密地配合，避免傳輸資 料不能即時傳送，產生延遲現象。
3. 攝影機台座與懸臂式台座
在處理攝影機高度（Bump）與水平移動（ Dolly）的三度空間位置上，有兩種選擇：
一種是可移動式台座，一種是懸臂式的台座。以英國 Radamec 公司的可移動式台座為
例，它在追蹤處理水平位置改變時，有兩種方式：一為非相對參考模式，僅擷取攝影機 台座上轉輪的轉動資料，直接進行處理。而這種方式正確性較低，無法有效處理方位
（Orientation）上的誤差，造成誤差持續累積增加。另一為參考模式，在台座上有內建 式廣角攝影機，它被用來擷取與掃瞄固定在地板上的條碼，並將擷取到的資料傳送至控 制電腦，可精準地取得絕對位置和定向資料，所以這種方式較前述轉輪旋轉編碼模式
（Wheels Rotation Encoding）來得正確，可是它必須在地板條碼範圍內活動，若超出 特定範圍或因光線不足，條碼不清時，台座會自動變成非參考模式，當台座重回設定範 圍，追蹤系統又會重新計算，進行調整。如果在重回條碼範圍時，轉輪移動發生跳動狀 況，轉輪式追蹤會有誤差，正確性降低，為避免這種狀況，位置資訊必須以漸進方式修 正，直到它能有效讀取目的物的資訊，至於攝影機高度的資訊則不會產生問題，因為它 是依據編碼器資料直接處理的。但有很多攝影師並不喜歡這種台座，因為它和傳統的操 作方式不同。
英國的Mark Roberts 與德國的 Panther 的攝影機追蹤系統，是將 Thomas 公司 的感應器加裝在懸臂式台座上，來追蹤、擷取空間位置和定向資訊。而 Mark Roberts 的設備在正確性上備受贊賞，只是懸臂的重量及尺寸太大，使它在小型的攝影棚中，使 用上較不方便。德國Panther 公司的懸臂可以裝在軌道上使用，並能獲得非常準確的位 置資訊。
4. 測定校正
攝影機追蹤系統所產生的數值資料，經由傳輸線傳給電腦，電腦運用這些資料，來 調整虛擬製作機，好讓真實的前景與虛擬背景產生相互吻合的透視結果，使畫面更為逼 真。只是今天的電腦繪圖系統，大都藉由單一攝影機模組的觀察點和投影點、觀察視角 與方位比、攝影機旋轉角度、平面投射螢幕的狀況來描述場景。然而這種單一攝影機模 組，沒有考慮到實際狀況，例如：
l 虛擬製作機的伸縮或調焦的用鏡變化，就是一種非線性應用 l 當真實的鏡頭同時進行伸縮或調焦時，也是一種非線性應用
l 真實鏡頭是具有畫面圖場的景深效果的，但是虛擬鏡頭卻缺乏這項功能 l 拍攝景物的鏡片，在景物的邊緣會產生非線性失真
l 被拍攝景物的邊緣的燈光效果，有背景溢射之問題
所必須處理的難題，而測定校正的功能即在於此，藉由它的處理讓電腦進行運算，以產 生更具一致性的前後景。目前的電腦繪圖引擎，已經能夠以即時的方式進行模擬處理，
例如焦距漸次模糊，但實際功能並不理想。
實際上，鏡頭節點運作與伸縮 調焦的相關性，對於虛擬與真實景物的結合，具有 最關鍵性的影響。鏡頭測定校正就是一個尋找虛擬與真實景物之間，有效配合的一個過 程。為了要達成這個任務，這種特殊設備通常是由虛擬軟體製造商或攝影鏡頭托架製造 商所提供。例如：Hybird Vision 即是一個非常著名的攝影鏡頭與托架雲台的供應商。
它所供應的測定校正鏡頭具有後製作所需之失真索引表（Distortion Table）。一旦測定 校正有誤，真實的景物就不會正確地在地板上呈現，會飄浮在場景中，假設所使用的鏡 頭都是同一的型號，只要取得其中一個測定校正值就可以。若鏡頭型號不一，則必須對 每一個鏡頭分別進行測定校正工作。基於這個理由，使用相同廠牌的攝影機可簡化測定 校正的程序。
5. 攝影機位置與動作設計
虛擬製作系統可以產生千變萬化的場景，其大小和真實場景毫無關係。因此虛擬製 作機和真實攝影機的起始拍攝位置，並沒有直接的相互關係。這也就是說，虛擬製作機 可以與某一個真實攝影機連動，並在虛擬場景中任意指定拍攝點，只是虛擬製作機的高 度必須與真實攝影機的高度相符。
二、場景建構系統
虛擬製作的場景須即時提供，而製作傳統3D 動畫模型就不需要了；根據視訊訊號 傳送速率的需求，虛擬場景須以每秒50(PAL)次或 60(NTSC)次的速度提供以與攝影機訊 號同步，因此，電腦的圖形處理性能就非常重要；以下針對電腦圖形處理能力的項目做 說明（建構虛擬製作棚須知，2002：2-3）：
(一)處理多邊形能力
虛擬場景的複雜度與電腦的多邊形處理能力有極大的關係，例如在一個虛擬場景中 有一個3D 的球體在旋轉，若電腦的多邊形處理能力不夠強，則球的旋轉速度就快不起 來，而且也不會有足夠的多邊形用來處理其他的場景部份。若因此降低場景的多邊形數 量，或是降低球的多邊形使用數量及球的旋轉速度，卻又造成整個虛擬場景的製作品質 下降，反之，若是電腦的多邊形處理能力很強，則不會有這樣的問題。
(二)圖素填充速率
在傳統的廣播製作過程中，將真實物體分成許多層次以便製作出場景的深度及透明 度效果，在虛擬場景中也使用同樣的技術。虛擬場景中層(Layer)的數量與電腦圖形處理 能力中的圖素填充速率有極大的關係，即時的製作需要許多方面的配合，不僅是多邊形 的計算數量而已，圖素填充速率愈快，物體的層數就可以多一些，因此圖素填充速率對 圖形處理而言非常重要。
(三)材質記憶體的大小
材質記憶體的大小決定了多少的材質可以存放在硬體中，理想上，所有的材質應該 存在材質記憶體中，以達成即時效果的需求；大量的材質記憶體可以製作更多更有趣或 更有創意的場景。
(四)材質圖的大小
因為材質記憶體的大小限制，有些電腦的材質圖片大小被限制在512 X 512 和 16 bit 色彩，這個潛在的限制有時對一個需要較高解析度的虛擬場景的背景圖形而言是不夠 用的。
(五)外部視訊訊號
外部視訊訊號在虛擬製作中是一個非常重要的功能，利用此一功能可以製作如電視 牆、監視器及其他特殊效果。外部視訊訊號的解析度也是非常重要的，如果解析度不夠 的話，有些特寫鏡頭將受到很大的限制；另外在使用視訊分配器(Mulitplexer)時處理多 個現場訊號(Live Video)，若視訊訊號的解析度不夠，則分配出來的視訊圖像將只有很低 的解析度而無法使用。
(六)即時效率
硬體的繪圖性能是非常重要的，但是即時性能更重要。在一個高品質的虛擬製作產 品中，處理圖形的硬體經常是整個系統中最昂貴的部份；如果已經有了處理即時的軟體，
那這個昂貴的硬體性能將可以完全地發揮其性能；有一些系統雖然使用相同的硬體平 台，但是即時性能卻不一樣，以致於一個複雜的虛擬場景在不同的系統會有不同的運作 情況。當有些硬體平台提供25/30Hz 的速率而非 50/60Hz，但圖形仍以即時狀態出現；
這是利用Frame Buffer 來完成的；這對於左右搖攝和上下搖攝是一種不錯的解決方法，
三、藍棚
在大多數的情形下，虛擬製作和一般的攝影棚藍(綠)Key 板作業沒有太大的分別，但 是在虛擬製作的節目拍攝環境而言，如何建立一個有效的藍(綠)色背景，讓整個虛擬節目 製作得以順暢進行，尤其是在動態的節目拍製過程中，一個能符合虛擬製作之藍棚則是 非常重要的。
四、場景處理與替換系統
將虛擬場景與真實的表演者合成在一個畫面上，其過程在拍攝時，要先以藍色或綠 色的背景與真人合成，再透過去色嵌入法的處理即可完成。目前最普遍應用的就是去色 嵌入的技術了，通常其製作過程，就是在一個以藍色或綠色的背景場景中拍攝製作節目，
然後運用電子訊號將背景之顏色予以替換，並與前景分離，然後再將以虛擬視訊系統所 製作的場景與真人，進行即時性的合成，而建構出一個全新的合成畫面。
對藍(綠)色的背景而言，其實沒有實際的尺寸限制，key 板的大小可以決定有多大的 空間供演員在虛擬場景中活動，如果需要製作一個較大的虛擬範圍，提供許多的演員活 動，那Key 板空間就應該比較大一些；如果是製作比較靜態且只有少數的演員動作，那 key 板就可以小一些。
在演員背後有較大的藍(綠)板便可允許較多的攝影機同時作業。此外，增加側面 key 板是另外一種得到更大視野範圍的方法，如此也可以得到最大的視角，不過需注意的是，
兩面相鄰的key 板其角度應大於 90 度，如此較容易打光，而且 key 板之間也較不會互 相反射。
至於傳統的去色嵌入技術(見圖 2-2)，是以藍漆或綠漆粉刷攝影棚做為背景，這樣的 做法必須將油漆塗得很均勻，若不小心弄髒或漆的不均勻，去背的效果就會大打折扣。
另外在燈光方面，亦需要複雜的燈光技術，在拍製過程中，通常需花費相當多的時間在 燈光調整上，面且還不一定能達到預定的結果。
而新型的去色嵌入技術，是以一種創新的方法來達成去背合成效果，優點是可以減 少燈光設備的花費，透過更快、更簡易的安裝過程，擺脫燈光及場地局限，且增加了合 成技術的靈活性。在技術上，是以一種反光材質布料做為背景，(布本身在自然光源下呈 現灰色)，再以去色嵌入光環 (Ring)裝置在攝影機鏡頭前，當攝影機訊號進入主機時，導 播機(Switcher)功能即可完成去背功能，即使是一般室內光源，即可完成高品質去背效果。
固定影像 攝影機影像
色彩替換嵌入設備 前景
背景
合成 合成影像
藍色場景
圖 2- 2 傳統去色嵌入法技術 資料來源：本研究整理
五、訊號延遲系統
當虛擬場景與現場表演者進行合成畫面時，會有三至五個圖場的延遲狀況發生，這 是因為要處理追蹤感應器的原始數據資料而造成的延遲，或是當攝影機用鏡變化與用鏡 移動，場景運算與造景等因素產生延遲，訊號延遲系統就是用來處理真實表演者與已延 遲的場景，將他們調整成同步然後進行合成最後的畫面。而訊號延遲的時間，也就成為 評斷一個虛擬製作系統好壞的一個重要因素(Wojdala, 1996：143-154)。
六、燈光
對虛擬製作來說燈光是最為困難的，卻又是最重要的部分。Key 板各個角落需要被 照得非常均勻，而一般在虛擬製作中通常使用冷光燈，大多數使用的冷光燈類型有Kino Flo 及 Videssence；另外，利用測光表來確保燈光的均勻，燈光愈均勻，去色嵌入就愈 乾淨，如此可更容易將陰影保留下來。
燈光應經常保持在較高的角度，使陰影落在地面上而非落在牆上，在大多數的情況 下，陰影應該避免落在實際的背景牆上，除非背景牆與虛擬牆的輪廓相似，這樣可以讓
另外，可以利用地面上的輔助光源，如果沒有來自地面上的輔助光源，則只能靠Key 板對燈光的反射來照亮前景物體的下面部份，這將降低去色嵌入的品質，而且藍色反光 也會影響拍製的效果。
藍色背景的大小及形狀通常受到實際空間的限制，當拍製場景空間太小時，則常會 使製作人員考慮利用虛擬製作進行節目拍製，因為利用虛擬製作理論上是可以無限延伸 實際的場景。
多數的虛擬製作應該有足夠的空間來提供製作的場景，而一旦虛擬製作的尺寸確 定，接下來最重要的工作就是解決可能在合成及製作上的各種問題了。
七、虛擬製作的應用評估依據
一般而言選用與應用虛擬製作可參考依據有(如何評估虛擬攝影棚系統，2001：1-4)：
(一)性能
從上述之VSS 的系統功能，可以瞭解到一個良好系統，至少必須具備下列基本考慮 因素：
1.從造景與相關繪圖之運算處理方面，必須考量的有：
l 高效能的多邊形處理能力(Polygon Count) l 高品質的像素填充速率(Pixel Fill Rate)
l 高效能的材質記憶體處理(Texture Memory Size) l 高效能的材質圖片的大小(Texture Map Size) l 外部視訊訊號(Video Texture)
l 即時效率(Real Time Performance) 2. 應具備場景應用與建構方便的開發環境，例如：
l 應具備即時性的三度空間場景與模型建構之應用系統 l 從應用上考量，亦應具有高解析的地圖建構系統
l 應具有各類節目如新聞、氣象、體育、商業節目、現場實況轉播、24 小時節目、脫口秀、 運動節目與自動化節目等所需的即時性圖文建構 系統。
l 具 備 良 好 的 資 料 視 覺 化 系 統 設 計 服 務 (Data Visualization Systems)，將資料即時以 3D 視覺化方式呈現。
(二)開放的架構
沒有一家公司可以為攝影棚提供完全的解決方案，虛擬製作也是一樣，一個理想的 虛擬製作系統應該是開放的，不但可以與傳統的設備整合，更應該可以與其他的軟、硬 體完全整合才是，例如：
l 攝影機追蹤器(Camera Trackers) l 吊臂、軌道(Cranes, Dollies)
l 任 何 的 3D 模 型 軟 體 ( 如 Softimage3D, MAYA, 3D Studio MAX, Lightscape, Houdini 等)
l 任 何 的 幾 何 及 圖 檔 格 式 ( 如 DXF, Inventor, VRML, MultiGen OpenFlight 等)
l 任何攝影機及鏡頭類型 l 燈光
l Keyer
l VTRs, CD Players l Switchers, Routers l External Data Stream l Thirty-Party Plug-ins (三)友善的使用者介面軟體
虛擬製作的使用者介面應該以圖形為基礎，是直觀而易於使用的，另外軟體也應該 在前製、製作期間及後製過程中提供適當的解決方案。使用者應該在製作過程中可以很 輕易地修改場景、特效及動畫模型等，而且可以使用任何熱門的3D 軟體來建構虛擬場 景。
(四)攝影機追蹤器
鏡頭的調校應該簡單、快速，攝影機移動應該沒有任何的限制，而且可以在任何的 速度下作左右搖攝、上下搖攝 、鏡頭伸縮及聚焦等。
(五)整合
此不僅是指開放的架構而言，而且應該是可以很輕易地與現有的設備整合。
(六)功能
l 音訊/3D 音效(Audio/3D Sound Effect)
l 提示板(Billboards, 可使物體/演員隨時面對攝影機) l 多重虛擬燈光(Multiple Virtual lights 可相互調整) l 較低(或沒有)視訊延遲(Low or no Video Delay) l 線上特效控制器(Online Video Cursor)
l 實景與虛擬物件可完全融合 l 視訊段落(Video Clips)
l 虛擬切換器(Virtual Switcher)
l 節目編輯器(Progran Launcher, 可集中控制多台攝影機) l 虛擬陰影(Virtual Shadow)
l 虛擬燈光提示器(Virtual Prompter) l 景深(Depth of Field)
l 由虛擬至實體攝影機的完美切換
l 備份系統(Redundant Back Up System) l 系統錯誤檢測功能
l 低價的預視功能(Low Cost Preview Channel) l 後製作(Post-Production)
l 可支援手提攝影機 (七)價格及可靠度
在價格與功能等因素的考量下，應用者可以依據其拍攝節目的特性來衡量所需要的 系統。然而下列因素，則是應用者須一併列入考慮的其他因素：
l 在使用多個攝影機時是否需要多台電腦主機嗎？
l 需要較多台的電腦主機是否可以處理 Wipe、Fade 及 Dissolve？
l 是否是真正的開放系統？
l 軟體及硬體是否為標準設備？還是特殊訂製品？
l 是否需要使用特定的 3D 工具？
l 虛擬場景可以輕易及快速修改嗎？
以上即為虛擬製作系統之所有組成，Gibbs et al.(1998：19)即提出 VSS 之核 心系統，如圖2-3 所示：
背景來源 1
（Sirius 1 視訊執行環境）
（Sirius 2 視訊執行環境）
（Sirius 3 視訊執行環境）
背景來源 2
背景來源 3
SGI Onyx
前景 1 色彩嵌入1 後景 1 遮罩 1
前景 2 色彩嵌入2 後景 2 遮罩 2
前景 3 色彩嵌入3 後景 3 遮罩 3
前景1＋背景1
（合成影像）
前景2＋背景2
（合成影像）
前景3＋背景3
（合成影像）
視訊混合器 或交換設備 攝影機 1
追蹤 1
攝影機 2 追蹤 2
追蹤 3 攝影機 3
虛擬攝影棚系統
建構背景 追蹤 視訊合成
其他影視設備 監視與記錄設備等
圖 2- 3 虛擬製作系統示意圖 資料來源：修改自Gibbs et al.(1998: 19)
第二節 虛擬攝影系統之電視節目製作
壹、 數位電視節目之特性
在資訊網路時代的風潮之下，數位化已是必然的趨勢。有線電視的產業亦朝向提供 擁有更多加值功能，多樣化節目選擇的數位化電視服務方向發展。數位電視的開播，衍 然已形成全球的趨勢，它是一股擋不住的潮流，也賦予電視使用的新意義。有別於傳統 的電視，數位電視是以數位位元的方式，將電視台發出的節目訊號傳送至觀眾家中，透 過新科技廣播系統，不但提供比過去更佳的影音品質，也整合出更多樣化的傳播資訊服 務。與傳統電視相較，它具有以下的特色（趙大同，2003：46-48）：
一、多頻道
數位電視與傳統類比電視相較，它不但提供了更高水準的影音品質，還提供多頻道 的服務及免付費電視，以及大量資料傳輸的好處。電視台發送出的節目訊號，透過數位 予以壓縮處理後，一個頻道可同時播放三至四個標準畫質的節目，也可另外加一些資料 傳輸(Data Broadcasting)，如氣象資訊、股市分析等，也就是說，人們不但可享受多頻 道的服務，還有更多其他加值服務的選擇。
二、互動
互動是一種電視台能和觀眾相互交流的傳播方式。電視台可依照觀眾不同的需求，
在電視螢幕上呈現不同的資訊，例如：即時的交通資訊、財經訊息、生活資訊、購物資 訊等。除此之外，互動特性還可應用在電視節目內容的設計上，例如：互動競賽、猜謎、
選擇、教學等，可發展出更多樣化的節目內容型態。
三、行動接收
我國採用歐規之DVB-T 系統，可做行動接收，當車輛在高速進行時或震動時，也能 清晰接收畫面。而且不只是觀賞影片的播放，更可清晰地收看無線電視台正在播出的節 目。因此電視不再只是放在客廳中的娛樂產品，它可以在車上、在戶外，提供一個任何 時間、任何地點的資訊與娛樂的服務。
未來的數位電視，除了基本的播映節目之外，還可滿足觀眾個人的喜好和需求。例 如：依自己的作息時間及喜好編排屬於自己的節目單，也可透過隨選視訊(Video on Demand, VOD)或論片計價(Pay-Per-View, PPV)的方式，選取某些特定的節目收看，
或是付費錄製個人喜歡的影片。（邱莞慧，1999：50-51）
貳、 數位電視節目製作與企劃的發展特性
電視數位化是世界的趨勢，業界也投入大量的人力、資金，進行研究開發，電視數 化整合後的市場和功能雖是眾所期待的，但不能忽略的是進入多頻道電視環境之後，電 視節目的製作將面臨冷酷的挑戰，科技的進展可以賦予電視節目新的風貌，增添加值的 服務，但沒有良好的節目本質，以滿足觀眾求知、娛樂、進步的需求，節目仍需面對淘 汰的考驗，因此節目企劃的好壞主導節目品質的優劣，可見數位電視節目製作企畫的重 要性了。以下是謝章富、陳雯琪(2001：119-128)就電視節目製作方式及觀眾需求，提 供數位電視節目製作與企畫的構思。
一、 以節目資料庫管理資料
善用數位科技做好資料管理，可讓媒體內容生產及製作的速度更快速，使數位化節 目的資料發揮更多加值的效益。
二、 節目資料的再使用，降低製作成本
電視數位化之後，節目資料可以進行保存、切割、重組和再次利用，而且不會有訊 號衰減的缺點。因此，拍好的節目資料，可不限次數，不限用途轉接到其他節目中再利 用，投入大量成本製作的節目，其投資報酬率也相對增高，也鼓勵經營者努力投資，製 作出高品質的節目。但隨之而來的相關法令規範，節目資料再使用者，宜審慎以對。
三、 整合媒體、加強行銷
面對數位電視多頻道的競爭，企畫人員可以選擇在各種不同媒體上以不同形式呈 現，以多變的行銷方式，加強觀眾對節目的印象，提昇收視率。
四、 多元化的節目經營策略
目前節目企畫大多以收視率為標竿，於是同質性節目會如雨後春筍，相繼出現，這 種節目除了草創之祖外，很快就會因模仿程度、相似性過高；缺少節目特色，而被淹沒 在眾多頻道之中。因此節目企畫製作一定要掌握特色，或掌握特定族群的需求，才能與 其他節目區隔開來，保有一席之地。
五、利用腦力激盪，開發節目創意
數位電視節目製作企畫成敗的關鍵是創意。市場在邁入多頻道選擇之電視環境之
電視節目會讓觀眾不耐煩去逐一搜尋;反之內容豐富及富有創新的節目，反而會獲得觀眾 的青睞。因而數位化電視節目製作，軟體的設計和創意的開發上，應多加著力。
六、掌握觀眾收視特性及媒介屬性
數位化電視節目的製作企畫，可透過高科技器材來提昇節目製作的效率及品質，使 得節目的表現方式更加豐富。但仍須考慮觀眾的特性及媒介屬性，才不致因新科技的反 客為主，造成觀眾收視的障礙。
七、多線並行的企畫方式，滿足觀眾的自主選擇權
由於互動功能的設計，觀眾可以選擇收看節目的內容，畫面角度、劇情演變等。因 此企畫之先，應預做規畫，設想觀眾可能選擇的內容及可能選擇的路徑，預做設計以滿 足觀眾的需求。
參、 虛擬攝影系統之影視節目製作型態
而在數位視訊的整合發展之下，以VSS 進行電視節目製作，Wojdala (1996：
143-154) 認為可以有下列數種不同的製作型態：
一、高解析之即時直播式製作
在這種型態的節目製作時，所有的動畫及相關場景事件等，都必須事先建構妥當，
然後再由導演依照需求與節目順序依序呈現；然而，並非所有的事件都是可以預做安排 的，例如：演員的表演位置誤差（不同）導致相關場景物件的變動、藉由距離嵌入(Distance Keying)或直播之臨場資料等，這些需視應用系統、現場製播經驗與傳統設備整合等，有 不同的處理模式與方案。
一般而言，以VSS 從事電視節目之製作有下列之特殊性(Berliner, 1995：18-20)：
1.所有製作參予人員必須事先訓練，尤其是在處理有關虛擬場景設定與聲音訊號 延遲時，縝密的規劃與演練就顯得格外重要。
2.在運用虛擬攝影機時，當實體攝影機一有移動，虛擬攝影機就須要重新設定，
除非拍攝現場具有支援行動式支架或雲台VSS。
3.當拍攝場影的燈光一有變化，色彩去背的設定就需要重新調整與設定。
4.有關導播機(Switcher)的運用技術亦與傳統拍製技術不同。
5.在實際拍攝之前，虛擬場景只能做像場景大小、色彩、材質上的微調而已，而 不能大幅更動。
6.拍製現場至少需要一位虛擬場景師進行拍製工作。
7.一般而言，事先的演練時間會較傳統拍製時要花費較多的時間。
即時製作型態，應是VSS 最具擅場的應用方式，然而這也是最困難且最具挑戰的拍 攝方式，若再以以畫質而言，則具有可支援標準畫質(Standard Definition, SD)與高解 析畫質者(High Definition, HD)兩種不同的拍攝環境，這對於 VSS 發展與應用，均具 有深遠的影響。
二、低畫質(或簡易式)之即時直播製作
在VSS 製作中，有許多因素，對於製作系統與成本是具有很大的影響的，若考量下 列因素，即可建構出所謂低成本型之VSS 製作：
1.從 3D 立體製作改變為 2D 平面式製作。
2.不支援手持式攝影機拍攝之製作環境與設備。
3.固定部分用鏡變化，例如：簡化攝影機位置移動(例如：Dolly、Truck、Arc、Follow) 之拍攝，僅使用簡易之鏡頭用鏡運作（例如：伸縮、調焦）之拍攝。
4.僅預設簡易變化之場景等。
若能控制上述因素，即可達成所謂低成本之VSS 節目製作。
三、網路型即時直播製作
此觀念最早提出的是於1995 年，Apple 電腦公司之 Shenchang Eric Chen 於 SIGGRAPH 會議提出 QuickTime VR 在網路環境的直播應用(Chen, 2001)，此即 VSS 在網路即時直播製作之濫觴。
QuickTime VR 是由 Apple 公司的 QuickTime 技術延伸出來的一部份，它可以 讓使用者藉由影像式的虛擬實境環境，進行立體影像的互動處理，其最大特色就是使用 者不需要裝設特殊的輸入輸出處理設備，只需要利用一般電腦的滑鼠、鍵盤進行虛擬世 界的瀏覽與探索，此外，它亦有跨平台的特性，在使用者端，只要安裝好 QuickTime Player 的電腦即可播放 QuickTime VR 的檔案。
由於數位傳輸技術、壓縮等技術的進步，在網際網路上直播製作各類即時視訊的需 求與時機 將會逐漸增加，因此可以預見各類型的 VSS 應用與發展將在此環境展開。
四、後製作方式
所謂後製作即是一切拍攝都是於前製作(Pre-Production)時期，事先規劃妥善，拍
套用整合都是於事後處理的製作方式。
此方式之製作，至少具有下列特色：
1.整個製作過程中，工作小組必須要有妥善的事先規劃，前製越精細，則越能 縮減拍攝與後製之負荷。
2.甚或可能使用低價位的電腦系統，即可完成節目的製作，只是有可能製作時 間與電腦系統之價格功能成反比。
3.因沒有即時的壓力，製作人員有充裕的時間進行複雜之場景設計。
4.畫面品質可以完全不受限，甚或可以製作電影品質之節目。
5.甚或可以不使用色彩去背技術，因為有許多非即時性去背技術均可使用之（例 如：Ultimatte 與 Kodak/Cineon 技術）。
6.可以與高功能且複雜之動畫造景軟體整合應用。
對於虛擬場景建構軟體，在電視節目製作上，宜具備有下列基本功能(Kunicki and Bley, 1992：19-23)：
1.具有模型(Model)建構處理能力。
2.能將真實之立體物件，轉換處理為 3D 模型。
3.具有模型、材質、動畫處理等資料庫支援能力。
4.具有 3D 物件表畫、色彩、變形等處理能力。
5.運有運算造景能力。
6.具有場景燈模擬能力。
7.具有動畫處理能力。
8.具有動畫擷取、轉換、編製能力。
9.具有即時資料輸入功能。
10.具有各類商業用繪圖支援能力。
11.具有聲音編輯能力。
12.具有攝影鏡頭測定能力。
13.具有攝影機設定處理能力。
14.具有各類數位合成能力。
15.具有後製作編輯能力。
肆、 虛擬製作系統與電視節目製作技術發展
一、電視製播環境的改變
面對數位化、資訊匯流與電子消費性技術的快速進步，電視產業正面臨許多的挑戰，
傳統的電視節目是僅能在特定的設備(電視機、錄放影機)觀賞，而現今之電視節目，或許 需要改名為影視節目，因為可能在多種環境(電視機、WebTV、電腦、資訊家電、手機、
PDA 等)各種多樣化的環境觀賞，而且它的應用也已經超越了觀賞，其更重要的價值是在 於提供給其他資訊系統的再次運用與加值處理，提供更創新的服務，在此狀況下，視訊 節目的製作，勢必產生變化。
而在製播環境上，由於電腦與數據通訊技術的進步，對於節目的製播，也產生很大 的改變，從初期的獨立式電腦引入，到後來的電腦化製播系統、叢集式系統等，對製播 環境都產生影響，而在全面數位化的要求下，現階段的製播環境則更為複雜，而且目前 是正處於多元應用、複雜整併、類比數位並存、規範混沌的多元化雜處的狀況。在此情 形下，虛擬製作系統的應用，當然不能自外於環境因素而獨立討論之。
3.數位化終極目標 完全整合的系統 2.數位化現狀
各種不同的 數位化系統
（例：VSS、
後製作系統）
1.數位化初期 獨立式設備、
分別數位化
（例：數位效果機）
廣播產業的需求：
需高品質的產業設備、需節省人力、需朝多樣化發展
技術背景分析：
電子積體電路之成長、光學科技的進步發展與實用化、建 構各類需求之數位化系統、資源內朝向數位化發展、各類 數位規格之訂定
圖 2- 4 電視節目製作環境變遷示意圖 資料來源：本研究整理
二、與虛擬製作相關之電視節目製作技術發展趨向
在Thomas 和 Stoney(1999：2-5)的研究報告中，即以 2005 年為指標，認為未 來的電視節目製作的趨向有：
(一)表演者動作的自動擷取與應用
一般而言，現階段虛擬製作系統的追蹤技術，僅止於攝影機位置與用鏡變化的相關 追蹤而已，而未來的追蹤技術應用，則將完全超越現階段的追蹤功能，能更進一步的將 表演者的動作與臉部表情以即時的方式擷取。
追蹤技術亦將朝向不裝設任何標記（Markerless）或追蹤器的方向發展。相較於現 今大多數的系統，大都是在表演者身上裝置感應追蹤裝置，而這種裝置最大的缺點就是 拘限了表演者的表演與自由活動，進而影響了整個節目製作的創意與過程，而理想的系 統則應該是可以在一個很大的表演場域中，讓多位表演者都能毫不受限地完全發揮，盡 情地參與表演與活動，而追蹤系統則能即時、精準的、方便的運作自如，且不會對所有 參予者造成干擾。
從 3D 立體與互動技術的發展而言，電視節目將朝向具有傳統電視節目與 3D 立體 互動數位內容同時開發的特色發展。就現有之傳統電視節目製作而言，將延用現今的 設備與環境利用現有的攝影棚拍製或進行虛擬製作等。而就3D 立體內容製作而言，也 將是延用現有的2D 介面製作技術與環境，而將會利用現有攝影機拍攝畫面轉換成 3D 立 體模型。因此，需要增添額外的攝影機，然而相較具有虛擬演員的3D 立體節目而言，
將會運用到立體的臉部表情與肢體運動模型資訊。這種以運算方式建構立體內容的方 式，將會使得後製作的處理、表演者的動作處理，變得更為容易。
(二)標準化的資料格式
以目前而言，MPEG-2 是的常用標準，而 MPEG-4 具有支援肢體與臉部動畫運算造 景之功能，也具有顯示各種形體之視訊物件(Arbitrary-Shaped Video Objects)之能 力，並可以藉由材質運算方式、造景的方式表現於3D 立體場景中。
隨著因應網路上之多元化應用的發展與需求，MPEG-7 的技術規格運應用而生，而 針對在浩翰的多媒體資料庫中檢索，如何讓媒體的製作、應用、檢索快速而有效，則是 一個非常重要的課題。而MPEG 自 1996 年所開始制定的多媒體內容描述介面
(Multimedia Content Description Interface)，即 MPEG-7 則應是未來應用的重要趨 向（陳進中、江政欽，2000：38-40）。
(三)編撰工具
現階段已有相當多的軟體，具有視訊、動畫編輯、整合處理與建構3D 立體節目的 功能，而面對未來需要，支援MPEG-4 與 MPEG-7，將成為這些軟體的基本功能。此外，
編撰工具亦提供需多元化數位內容的製作支援能力，例如：傳統2D 平面式或 3D 立體式 節目、不同等級的互動式節目（從線性觀賞至複雜型或互動）、觀賞視角變更、全功能互 動或浸沈式(Immersive)節目等，均必須具有支援功能。未來，將再提昇至能分散式合作 建構、運用虛擬環境的功能。
三、未來展望
未來的數位內容節目製作，將是(1)傳統電視節目製作，(2)光碟節目製作，(3)互動式 節目製作與(4)電腦遊戲節目製作等，同時一起開發的模式。當藉由電腦所產生的畫面與 真實照片相比幾可亂真，卻又製作方便且價位低廉時，對真實拍攝場景的需求將會有革 命性影響，屆時，所有場景的建構，將可由資料庫中檢索出所需物件，再依照實際需要，
建構出具有個別特色、滿足需求的場景。
