融媒体虚拟演播室系统搭建方案

星河虚拟演播室系统的全部硬件设备均选用业内厂商的硬件设备，以程度的增加系统的稳定性和可靠性，因而程度的减少硬件故障的售后服务；在虚拟演播室系统的关键设备——色键器的选择上，星河虚拟演播室系统支持国内外任何一种外置式色键器，并***支持业内色键——美国高创SMARTMATTE 系列色键，实现了在光照情况不好的情况下1%像素精度去黑边、边缘柔化、边缘锐化等功能，而且在机位数多于通道数的情况可以实现每个机位对应独立的色键参数，并保证机位切换时前景主持人、虚拟背景和色键参数同帧切换，解决了其它系统只能实现所有机位共用一组色键参数的难题，程度的保证了抠像的效果。 星河虚拟演播室系统产品可广泛应用于影视节目制作（新闻节目、天气预报节目、证券交易节目、访谈对话类节目、少儿节目、娱乐节目、室内剧制作等）、多媒体远程教育、课件制作、虚拟广告、军事训练、影视广告制作、艺术影廊、虚拟数字重播（体育实况分析、转播、节目评述）、视频会议、气象、医疗诊断等领域。系统的软件界面分两种工作模式：编辑模式，主要用于播出列表的预先编辑，播出模式，将播出列表实时播出。系统的编辑 界面采用三维四视图的结构设计，非常近似于通用动画软件3DMAX的界面风格，使稍有电脑动画基础的人就可以轻松上手。 且界面操作简单易学。系统的播出界面采用独有的具有基于时间线轨迹编辑播出的功能强大、灵活的播出控制，象非线编一样的基于时轨的播出控 制，使得各种复杂的播出控制功能参数的调节非常方便、直观。系统具备强大的图形渲染能力，根据实时采集的摄像机参数信号对复杂的场景进行实时渲染。系统可以同时渲染数十万个三角形面片和400M以上的纹理贴图，实现了8位的全场景反走样，实现动态阴影、全场景雾化、动态灯光、多路活动视频等功 能并保证系统的稳定；系统所见即所得的动画设计和虚拟物件的实时调整，真实感强，能够与前景信号、掩膜信号较好地融合，并可根据虚拟物体 的空间位置自动实时***掩模物件保证正确的遮挡关系；系统支持在虚拟场景中开数十路虚拟视频回放窗口，窗口中可以实时回放***多6路不同信号源的外视频节目。电视墙中的画 面以场频速度实时生成，软件可以实时对电视回放窗进行随意的移动和变形处理，把窗口设计为圆弧、球面等任意特殊的形 状效果。系统还具备视频窗的特技功能，可以实现虚拟视频窗与全屏幕视频画面的自由切换、视频窗的飞入、飞出等特技。场景中所有物体既可以采用三维建模软件设计制作的三维模型，也可以是场景中实时生成的动画效果，每个虚拟物体都可以 结合场景的需求实时做出旋转、移动、缩放、变形等动态调整，可以极大地丰富场景的真实感与活泼感。星河可以基于四视图独立编辑动画轨迹，动画轨迹作为独立的事件存在，可以基于关键帧进行编辑每一个节点的位 置、姿态、缩放比例等9个参数。虚拟场景中的每个虚拟物体、***、灯光等都可以和动画轨迹相关联，并在时轨上编辑事 件，以决定虚拟物体什么时候以多快的速度沿动画轨迹运动；星河对遮挡层***制，当虚拟物体到虚拟摄像机的距离小于演员到真实摄像机的距离时，虚拟物体自动出现在人前， 反之，自动出现在人后，掩模是自动生成的；系统提供8盏虚拟灯光，可以分别对虚拟灯光的颜色、位置方向、衰减等属性为了使节目画面更加丰富，星河系统内嵌了可以生成雨雪、落叶、礼花、游动的鱼、飞行的蝴蝶等效果的虚拟***。 ***物体同三维物体一样，可以实时改变自身的三维空间坐标、空间姿态参数和空间缩放参数，并可在时轨上沿特定轨迹 运动，将这些景观添加到拍摄场景中，可以更好的烘托出不同风格节目的现场气氛。星河还具有全场景雾化功能， 雾的浓度、颜色、衰减等参数均可实时调整，为节目的拍摄增加了真实感。系统采用CS结构设计，任意配置下，只需在一个操作界面下进行操作和编辑；系统基于Microsoft***渲染平台，运用了大量的优化算法，保证限度地发挥视频服务器的硬件渲染性能；采用 基于硬件加速的三线性滤波和全场景反走样技术，保证得到的画面质量光滑细腻；对场景中的物件纹理贴图采用了 MipMap处理技术，从而保证了动态物件的纹理不会产生抖动现象，得到流畅精致的节目画面。星河系统基于WINDOWS XP操作系统，内部使用全数字高性能高品质的渲染平台，渲染32位的真彩色、带alpha通道 的三维场景，可以对虚拟场景中任何物件做半透明处理，并可以结合虚拟灯光制作出惟妙惟肖的光感透明效果。系统建立了开放式的数据接口，可直接读取.3ds三维建模文件，支持应用3D Max、Maya、Softimage 3D等国际***的三 维建模软件制作的三维场景。星河对虚拟大屏幕内部进行三线性滤波完全消除了镜头推拉时虚拟大屏幕内部视频纹理闪烁的问题，对大屏幕边缘 专门进行多重采样滤波的方式来进行边缘抗锯齿运算，从而使得虚拟大屏幕运动过程中边缘光滑无明显锯齿，大屏幕内视 频信号清晰无闪烁。同时，TOP3D-SET可以基于时间线对虚拟大屏幕的播放内容、运动轨迹、缩放、旋转等参数自由设 定，丰富了节目内容和表达方法；并且系统中的活动视频信号可以贴在虚拟场景中任意物件表面上，如虚拟电视屏幕上、 门、地板、窗户等。星河系统***的硬件性能星河系统是业内的可以基于任何电脑进行视频图像渲染并输出的虚拟演播室系统，具有视频图像工作站和视频板 卡的无关性，因此我们总是可以选用快的视频图像工作站从而使得系统的渲染能力大副提高，充分享用了主板、 CPU、显卡、内存等的飞速发展带来的优越。系统的视频输出采用MATROX DSX IO卡，提供了业内的视频图像质量。系统支持各种内置、外置色键器，可以和国内外任何一家的色键器进行匹配，支持业内色键——高创 SMARTMATTE 系列色键。高精密度机械传感器系统：星河的跟踪系统采用的是光栅旋转编码器的高精度参数采集系统，采用8M频响的采集电 路，以高精度、高速度实时采集和传输平摇、俯仰和变焦等参数。结合事先设置好的摄像机机位的X、Y、Z位置坐标参数， 可以实现摄像机快速推、拉、摇等任意方式的固定机位变化，画面同步，绝无任何撕裂、抖动或前后景错位等现象。 先进的光栅旋转编码器，采用远端低电压供电的模式，信号抗干扰性强、传输距离远（可以到300米），安全方便。 跟踪系统对实景演播室无任何要求，可以实现360度旋转及任意运动，对TOP3D-SET系统的色键抠像效果无任何影响。星河系统独特和显著的功能特点1、独特的高精度跟踪技术8M频响的采集电路保证系统高精度高速度的跟踪指标。 摄像机机位数目可扩展，每个机位可自由地对虚拟摄像机进行跟踪。 系统采用机械跟踪方式，同时实现对机位前后、左右、上下移动和变焦、平摇、俯仰、旋转任意运动的高精度跟踪和高摄像机在演播室里可360度任意旋转和移动，实现高速度高精度跟踪。 系统跟踪不受舞台灯光、电磁波、声波及热光源的影响。 节目主持人在蓝箱中任意走动时跟踪精度和跟踪速度不受影响。 多个主持人同时在蓝箱中活动时，每个主持人均能与虚拟场景保持正确的跟踪关系。 多个虚拟大屏幕、多个虚拟物体、多个虚拟***在跟踪中均能与虚拟演播室、节目主持人保持正确的空间位置关系和 空间透视关系。 每个摄像机对虚拟场景的跟踪完全独立。 经过任意多次的切换，每个摄像机对虚拟场景的跟踪效果丝毫不受影响。2、三维渲染技术目前世界上速度***快、功能大的三维渲染引擎。系统采用***的并行PCI-E架构的图形工作站以及Matrox ***的采集板卡，保证系统尽享***工作站硬件迅猛发展的 全部优势，使得系统渲染能力自动提高；  实时渲染面数超出世界上其它产品10倍以上，因此具有以下优点： 场景建模无约束； 大幅面、大场景、精细化、多***，任意发挥； 便于在复杂场景下实现动态阴影、全场景雾化、动态灯光、多路活动外视频和动画等计算量繁重的功能； 系统操作实用性、可靠性和稳定性显著增强。 系统软件与硬件无关性，随着硬件升级换代，系统渲染能力自动增强。3、独特的虚拟大屏幕任意位置播放效果系统的虚拟大屏幕电视墙可以播放在虚拟场景的任意物体表面或者空中，可以在时 间线上编辑控制，也可以***制循环播放。三维虚拟场景中的所有虚拟物体的纹理贴图可以实时更换。4、独特的素材库管理模块系统屏弃了自定义素材库管理的模式，直接采用读去Windows资源管理器的方式，用户可以在 Windows资源管理器下直接对素材管理，使得对素材库的管理更加方便。5、独特的色键参数和机位对应功能对于机位数多于通道数的虚拟演播室系统，例如多机位单通道系统，每个机位对应一组独 立的色键参数，并且机位切换时，主持人前景、虚拟背景和色键参数同帧切换，保证每个机位的抠像效果达到，在实 际应用中非常重要。6、独特的任意物体透明功能三维虚拟场景中的所有虚拟物体都可以是半透明的，三维虚拟场景中的所有虚拟***、活动视频 也可以是半透明的，而且透明度可以在时间线上任意编辑***，极大的丰富了系统的视觉效果。7、独特的气象模块提供开放的数据接口及多个气象制作模块，能够直接制作完成气象节目，系统可以直接制作出相关地 区的气象状况，如该地区的云图、降雨、风力等气象总体趋势分析。气象模板的编辑、修改十分方便。8、独特的***遮挡和自动深度遮挡结合的功能系统为了方便实现主持人在虚拟场景中的任意穿越，提供两种遮挡模式：指 定物体遮挡——可以***场景中任意某个虚拟物体总是在人前或人后；自动深度遮挡——当虚拟物体到虚拟摄像机的距 离小于演员到真实摄像机的距离时，虚拟物体自动出现在人前，反之，自动出现在人后，掩模是自动生成的；9、独特的全场景任意物体沿时间线的任意编辑播出系统中的所有虚拟物体、活动视频、特技效果、虚拟灯光等的运动、旋转、缩放都可以在时间线上按帧编辑，都可以 沿任意轨迹运动；轨迹曲线作为独立的事件存在，可以平移、旋转、缩放，可以按关键帧点进行编辑，可以和任意物 体相关联以便于编辑；轨迹曲线可以被关联任意物体，运动速度也可以任意调节； 虚拟灯光不仅位置、姿态、颜色等全部属性可调，也可以在时间线上任意变化； 活动视频、特技效果的透明度也可以在时间线上任意编辑，可以实现淡入淡出等效果；10、独特的虚拟相机浏览功能由于系统具有***的渲染能力，系统可以实现大幅面、大场景的精细化建模，因此系统添加了 虚拟相机浏览功能，虚拟摄象机可以在场景中沿任意轨迹浏览，并可在时间线上任意编辑。11、独特的真三维、两维半虚拟场景模型兼容风格系统同时提供真三维虚拟演播室系统和两维半虚拟演播室系统两套软件， 因此系统不仅可以直接读取3DMax、MaYA等***3D建模软件生成的3DS格式的三维模型文件而无需任何转换，而且也可以 直接采用数码相机拍摄或网上下载的任意一幅平面图像做虚拟背景输出同样无需任何转换，两维半虚拟场景中也支持三 维物体，极大的方便了在不同场合下虚拟演播室的应用。12、丰富完善的产品系列、独立的模块配置系统支持单机位/多机位，单通道/多通道，多对一架构/单对单架构，固定机位跟踪/移动机位跟踪， SD SDI、模拟分量、Y/C、复合、DV等全部格式，自动景深识别系统等全部系列的虚拟演播室的配 置，而且配置间的模块完全独立，硬件系统采用积木式的搭建，便于系统升级和原有设备的保值。