自动机器人云台在实景演播室中的应用

　　许 若

　　(上海文化广播影视集团有限公司，上海 200041)

　　摘 要：近些年来，随着我国电子信息技术不断发展，我国的电视节目的拍摄技术也在不断提高，并且有了更多的电子技术设备的应用，极大提高了节目的拍摄效果，其中，自动机器人云台就是近些年来实景演播室中被经常用到的摄影设备。本文首先对自动机器人云台进行了简单的介绍，并对自动机器人云台的工作原理、相关技术以及在实景演播室中的具体应用进行了详细的介绍，最后分析了自动机器人云台的应用优势。以此希望能够为相关研究人员提供理论参考，促进我国自动机器人云台的进一步发展。

　　关键词：自动机器人云台;实景演播室;应用

　　中图分类号：G222 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 (2021)19-0076-03

　　随着广电事业的飞速发展，技术设备也不断升级，新设备新技术在电视节目摄影中的应用，为人们带来了更震撼的视觉效果，例如大型航空摄像、遥控直升机摄像以及索道摄像、水下摄像等等相关技术都己十分成熟，被广泛应用于电视节目制作中。近几年，遥控机器云台拍摄技术也越来越多地被各类演播室进行应用，因此，对于自动机器人云台在实景演播室中的应用研究具有十分重要的意义。

　　一、自动机器人云台相关介绍

　　在演播室中，常见的遥控机器人拍摄设备主要有以下四种产品：固定机位的遥控机器人云台、自走式机器人、轨道式机器人、遥控手柄。所谓云台指的就是用来安装和固定摄像机的一种支撑性的设备，通过这个云台可以对中型摄像机、摄像镜头等进行控制保证其在工作过程移动时保持平稳，云台又分为固定式和电动式，固定式云台通常用于小范围的摄像，只需要将摄像机在固定云台上安装好，提前调整好摄像机的拍摄角度，在确定最佳拍摄效果后对其进行锁定即可。与固定云台不同的是，电动云台通常被用于大范围的扫描摄像工作中，因为它能够扩大摄像机的摄像范围，能够更好地进行摄像拍摄，还可以人工进行操作，同时带有自适应液体阻尼系统。

　　二、自动机器人云台工作原理及日常工作流程

　　(一)自动机器人云台工作原理

　　作为摄像机承载装置，云台内部装有两个相同的电机，分别负责水平和垂直方向的转动，水平方向转动角度通常为350度，而垂直转动角度则有35度、45度、75 度等不同类型，其工作基本原理，将垂直电机和水平电机的公共端进行连接，并引出到接线端子，同时将其他引线引出至接线端子，采用220伏或者24伏交流电电源一端连接公共端，另一端分别由多个接头与云台接线端子一一连接，并且由解码器进行控制。

　　解码器又被称为控制设备或者驱动器，它是为带有云台以及变焦镜头等可以控制的设备提供驱动电源，能够控制云台的旋转，例如俯仰、平遥等，以及对镜头的聚焦、变焦等进行控制，此外还能够控制摄像机的电源和灯光等设备，能够极大满足不同用户的工作需求。一些更高档次的解码器还自带迅游功能。

　　解码器依据云台供电电压又可以分为交流解码器和直流解码器两种类型。交流解码器是通过为直流云台提供交流220伏或者24伏电压来进行驱动云台进行运转，直流解码器则是为直流云台提供24伏或者12伏电源，对于部分变速控制的云台，需要直流解码器对此提供36伏或者0伏-33伏直流电压信号，以此来进行直流云台变速转动的控制。

　　解码器依据通讯方式的不同又分为单向通讯解码器和双向通讯解码器两种类型。单向通讯解码器顾名思义，只能是单向接收控制器的通讯信号，然后将接收到的通讯信号进行翻译，翻译成与之所对应动作的电流信号或者电压，以驱动前端设备进行运转;而双向通讯解码器除了具备这种功能之外还能够向控制器发送通讯信号，因此，双向通讯解码器能够对解码器的工作状态进行实时传送。

　　根据通讯信号的传输方式不同又可以将其分为同轴传输、双绞线传输两种类型。对于常见的解码器来说，对于双绞线传输的通讯信号都能够支持，有部分解码器同时支持同轴电缆这种传输方式的通讯信号，即它是通过将通讯信号经过调制实现与视频信号以两种不同的频率工作在同一条电缆上进行传输的。

　　因此，对于一般的摄像机云台来说都属于电动云台，一般用于控制电动云台的控制线的输入端有电源公共端以及上下左右四个方向控制的控制端五个输入端。其工作原理是，当电源的一端与公共端进行连接时，另一端接到“上”“下”“左”“右”任意一段时，云台就会受到指令，带动摄像机头进行该方向上的调整。有的摄像机有着不同的结构，它是在云台的内部进行了一个继电器控制电路的按照，这类云台通常比一般的云台多了一个输入端，即除了电源公共端以及上、下、左、右控制端，还多了一个自动转动端。其工作原理是当云台电源的一端接在公共端，另一端接“自动转动"端时，云台就会带着摄像机头进行不同方位的自动旋转，并且保持一定的旋转速度。

　　(二)日常工作流程

　　在使用自动机器人云台拍摄系统以前，传统的实景演播室进行节目拍摄之前，首先需要由传统的摄像师一人负责一个机位，每个人通过导播口令进行其负责的相关机位进行推拉、移动等各项操作，然后每一个摄像师在根据个人的经验和相关记忆来进行每一档不同节目中每一个不同机位的还原工作。传统的摄像工作不仅工作效率很低，需要投入大量的人力成本，同时由于每一个机位都需要一个专门的摄像师进行负责， 一旦缺席任何一位摄像师都会造成节目制作的不便， 不得不NG重新开始，节目制作起来耗时耗力，十分不便。

　　随着自动机器人云台摄像系统的问世，该系统所具有的准确调取预存摄像机运动轨迹以及摄像机机位功能，能够帮助摄像师轻松在系统中找到与每一档节目所对应的账户，然后根据SNAPSHOT中的名称进行相关操作，自动机器人云台摄像系统在实景演播室中的应用不仅节约了大量的人力成本，同时大大提升了工作效率，达到了更好的摄像效果，并且由于其操作性简单快捷，无论任何一位摄像师都可以轻松完成。因此， 在实景演播室中，即使多个机位的节目录制也可以由一位摄像师轻松实现同时多机位的摄像操作，并且不同机位间的动态转换衔接效果更加，可以直接呈现到节目观众面前。

　　除此之外，近些年来，随着实景演播室的不断发展和摄像技术的日趋成熟，实景演播室不断朝着更加多功能、多元化发展演变，能够为观众带来更多的资讯内容和视觉体验。为了能够更加形象具体地将节目内容呈现了屏幕上，相关设计师对实景演播室进行了相关改造，可以通过加入虚拟前景来配合摄像机画面的实际工作中的使用功能。在自动机器人云台摄像系统进行实际摄像时，虚拟前景的应用具有更加灵活的特点， 省去了大规模的布景和布光环节，同时，虚拟前景既可以满足小巧场景的应用，也可以将场景进行整个画面的覆盖，十分灵活，具有极强的实用性。

　　三、自动机器人云台实景演播室的应用优势

　　在传统的实景演播室电视节目拍摄过程中，电视节目的拍摄效果除了与摄像设备的性能有一定关系外，还与不同的摄像师所进行的拍摄方式、构图光影以及镜头语言等有很大关系，不同的摄像师对于同一电视节目的拍摄往往也会呈现出不同的效果。电视节目的特殊性在于它对于时间性和新闻性都有很高的要求，因此，在摄影师进行电视节目的拍摄时，需要把握好近景、远景、中景、特写以及全景等镜头的转换，这对摄像工作人员团队提出了很高的要求，要求摄像师能够对不同角度的镜头进行十分精确地控制和捕捉，这就大大增大了摄像工作的难度。近几年来，随着自动机器人云台的问世，极大减轻了摄影工作人员团队的工作量，并且自动机器人云台能够在进行镜头转换的过程中保持自然稳定，大大提高了摄像质量，拍摄出的电视节目效果得到了进一步的提高。自动机器人云台首先可以通过对预先设置的镜头画面进行储存，然后通过电子计算机进行编程，将各组镜头进行一键式触发操作，大大方便了摄像操作，即使没有摄像专业基础的人员也能够在进行电视节目拍摄时，很好地进行摄像机的专业操作。

　　除此之外，对于实景演播室在进行新闻类的相关节目的时候，对于每天的新闻节目在进行镜头取景和镜头运动时需要做到尽可能地保证其一致性，在传统的演播室摄像工作中，是根本不可能达到的，即使摄影技术再专业的摄影师也几乎不可能做到。然而，采用自动机器人云台的演播室拍摄系统可以通过控制端，实现利用一套控制系统同时进行多台摄像机的控制，进行“一”对“多”的集中控制。例如，以英国云顿遥控云台为例，首先将此云台控制到某一全景画面，然后再通过触摸屏对这一画面进行记录储存，再将摄像机通过遥控面板控制到最终想要拍摄的画面，并将最终画面进行记录储存，最后通过对云台及摄像机镜进行摄像镜头转动到该画面的时间进行设置，就实现了对画面镜头的控制和储存，摄像机转动的时间能够根据摄像节目情况进行实时调整，之后进行编辑和储存即可轻松实现云台摄像机的运动方式设置。对于一些大型的实景演播室，往往需要多个摄像机进行不多角度的摄影，而每个摄影机都需要围绕电视节目进程进行密切配合拍摄，自动机器人云台的应用，可以实现一名摄像师对所有摄像机的操作工作，不仅大大节约了人力成本，还提高了摄像质量。

　　四、自动机器人云台在实景演播室中的具体应用实例

　　(一)不同自动机器人云台类型介绍

　　1.固定机位的自动机器人云台

　　在固定机位的自动机器人云台中，以国产科讯威尔自动机器人云台为例，此系统中有多个机位，均采用的是固定机位的形式，通过自动机器人云台可以对这些机位进行升降自如的操作，自动机器人云台最高可承重56千克，由一台带有LCD液晶屏的功能面板进行人工控制，以此实现在各场景中同时对五个固定机位进行实时操控，达到良好的直播或者摄像的效果。在此基础上，还配备了一套网页简易面板，可以对各个机位进行操控，在实际的工作过程中，一般情况下网页面板可以分别对其中一机位进行控制，当有需要时，能够直接对所控制机位进行直接控制，无需经过访问主面板，操作十分方便快捷。

　　2.自走式机器人

　　自走式机器人也是在广播电视中专用的机器人， 本文仍以日本云顿为例进行相关介绍，FP-188最高承重可达100千克，是一台全智能化的机器人升降台碰撞检测系统，同时支持手动操作进行一键式原点定位。FP-188自走式机器人通过与遥控云台结合，进而实现了在实景演播室中摄像的完全自动化，并且可以利用机器人高科技与虚拟技术结合，可以实现FP-188高速滑动以及高度上的重现性。FP-188的水平旋转范围可达正负172度，俯仰范围可达170度，能够充分满足广阔的视野范围。FP-188自走式机器人除了能够满足传统云台在俯仰和水平范围的远程移动操控的基础上还能够提高水平高度上的移动，以及相关远程操作，能够充分满足自动化机械化的控制效果。此外，FP-188还具有一个十分重要的优势，就是它能够与YR升降台一样，同样不需要特殊的花纹地板或者具有其他特殊性质的传感器系统，仅仅通过黑白版就能够轻松实现检测和原点设定的相关功能。同时，FP-188还极具冲击力，在满载(载重达一百千克)状态下进行升降，以低速开始进行缓慢移动，在距离750mm的移动距离中最快移动速度可达到 200mm每秒的加速升降。值得一提的是，在FP-188内部系统中，特别添加了双重安全装置，此装置的作用是能够在前方出现障碍物时立刻停止操作，并且实时通过LCD 显示面板进行故障提示，极大提高了设备运行安全性。

　　3.轨道机器人Ross

　　轨道机器人Furio是由加拿大ross公司研发的一款摄像机器人系统。轨道机器人Furio具有昭特机器人所具备的一切优良品质：控制精准、运行平稳、操作灵活。其中，控制精准性是因为轨道机器人Fun10完美结合了精准的控制系统，其灵活性是Furio基于轨道的台车和升降性，能够实现在进行多个机位进行录播或者节目直播时能够提供十分独特的摄像视角，同时Furio 具备多种不同的配置，能够放置在地板上进行自如移动，也可以吊在天花板上沿着相关轨道进行滑行。在进行选择吊装在天花板上进行安装Furio自动机器人云台时，可以配合安装TowerCam升降柱，其优点是此升降柱具有极强的延伸性，能够确保在轨道机器人Furio摄像工作中保持良好的稳定性，同时可以随着升降柱上升到一定的高度，也能够升降自如，TowerCam升降柱同时支持直行轨道和任意弯道的自由搭配，其载重方面最高可达70千克。轨道的安装不受地面或者天花板的约束，可以做到精准控制、稳定拍摄，其高度最高可达 4. Sm可以进行特殊视觉的拍摄，充分满足不同拍摄要求，实现良好的拍摄或者直播效果。

　　4.遥控手柄

　　虚拟遥控手柄虽然与常规遥控手柄有一定区别， 但是在操作要求上别无二致，不能因为是虚拟遥控手柄而在操作上缓慢进行，因此，虚拟遥控手柄在跟踪速度和操作准确度方面具有十分重要的意义。

　　最后对控制系统进行相关介绍，机器人控制系统具有对中心点进行自动跟踪的功能，以及拖拽功能、对镜头的推拉特征等，该系统可以同时对多部摄像机进行控制。可以通过该系统进行相关镜头的选择，并且通过简单的键鼠对屏幕进行操作，轻松实现对摄像机在水平范围、俯仰范围方面的控制，以及相关变焦聚焦等微调控制，同时可以设置多个镜头按着一定的模式进行执行。每个摄像机所进行拍摄的画面数量没有相关限制。改控制系统可以对手动移动摄像机的轨迹进行详细记录。其内置系统较为冗余，使用者可以在出厂时进行自动化接口的预先设置，这样就可以使外部设备通过自动化接口实现镜头的cut、fade两种模式的自由切换，能够在抓取模式下对摄像机进行控制。

　　(二)自由移动与导轨驱动演播室自动机器人拍摄系统的比较及发展趋势

　　我们已知，在实景演播室中，自动机器人云台拍摄系统根据移动类型可以分为自由移动和基于轨道驱动两种类型，相对来说各具特点及优势，可以从以下几个方面进行对比：首先，在灵活性上。毫无疑问，自由移动式自动机器人云台拍摄系统在实际的节目拍摄过程中具有更高的灵活性，基于轨道驱动的拍摄系统在进行拍摄时，对于机位的更换需要人工配合，而自动移动式的拍摄系统可以十分自如地进行机位的更改，更具灵活性，操作起来更加简单方便;其次，在进行系统维护方面。自动移动式的拍摄系统相对来说维护起来更为复杂，由于该拍摄系统需要进行系统初始化操作等，相关操作较多因此在进行拍摄操作时也更容易出现问题，维护成本也较高。而基于轨道驱动的拍摄系统，由于其运行比较固定，并且在进行日常维护时减少了很大一部分系统初始化的操作流程，因此，基于轨道驱动的拍摄系统在系统维护成本方面更具优势，也更加省时省力。

　　随着自动机器人云台技术的不断发展和在各种不同演播室中的逐渐应用，以及实景演播室集控技术的不断发展，相信在未来自动机器人云台与演播室一体化集中协同工作将成为可能。可以通过自动机器人云台自身技术特点与外来控制协议开发一一对应，例如， 自动机器人云台通过与演播室大屏播放系统、灯光音响系统、舞台中央控制系统等的技术整合等，充分满足一体化、多功能的节目摄像或者直播要求。电视节目技术经过了漫长的发展历程取得了今天的一系列成果， 而自动机器人云台则是这一发展阶段性的重要产物， 因此，本文希望通过对自动机器人云台的研究和实践， 激发相关从业者对电视节目录制、自动机器人云台技术研发的积极性，以此实现我国电视节目制作的高科技性和更具创意性。

　　五、结语

　　随着科学技术的不断发展创新，大型实景演播室集成化理念越来越多地被提及，在未来的演播室设计中也会越来越多的运用到，实景演播室中运用自动机器人云台摄像系统必将是大势所趋。在未来的发展应用中，相信自动机器人云台摄像系统将会朝着更加便捷、更加多样化发展，同时能够适应更多的摄像环境，

　　使电视节目摄像效果更上新台阶。

　　参考文献：

　　[1]张于兵，张博文.智能拍摄技术在演播室的应用研究[J].广播与电视技术，2020,47(05):62-64.

　　[2]沈利俊，郭立.浅析摄像机器人在新闻演播室的应用[J].数字传媒研究，2017,34(07):45-48.