威速科技-3D虚拟演播

一、系统综述
我们在传统的制作模式下，往往会受限于资金，场地，和前期设备的影响，不能根据自己的创意轻松的制作节目。如何在有限的时间内，不用花费大量的精力和财力，就能轻松地搭建出富有创意的演播室，制作出精彩新颖又充满无限魅力的节目？如何在有限的场地,空间里,能方便地制作形式生动，内容丰富的影视节目？在如今高清时代来临之际，我们又能如何解决高清标清相互兼容，相互变换制作和播出？
现在，我们向大家提供一个经济实用，易学方便，形式多样的制作新方案。向大家提供一个能完整解决我们在制作领域里的问题和困难，完全超越了我们在传统制作模式下的条件限制的一套系统解决方案-------
黑龙江威速科技有限公司推出的创新虚拟演播室系统：一个先进的、实用的、高度集成的、真三维、全场景的虚拟演播室完整解决方案，可以轻而易举地让您的梦想成真。不要再为传统的传感器，扣像器等操作复杂，价格昂贵而困扰。
三维虚拟场景解决方案使虚拟演播室系统去除了烦琐的硬件配置和大规模的数据运算，凭借简单的设置和直观的用户界面，使之成为一套功能强大的广播电视节目制作工具。只要利用摄影棚中的一小部分空间搭配绿色或蓝色背景，加上摄影灯光，把人物拍下，通过系统集成的色键器，对摄像机获得的信号与虚拟演播室系统信号进行处理，即可实现演播主体与虚拟场景的合成。从此，不再受狭小空间和景物的限制，使用 VS2000HD 无轨虚拟演播室系统，充分发挥您的想象力和创造力，便可满足任何电视节目现场直播、后期制作及应用的需要。并且，无轨虚拟演播室系统具有颠覆传统的业界最优的性价比。通过极快速的启动时间和极低的成本，无轨虚拟演播室系统能为新闻电视广播、体育、财经、现场访谈、气象、远程教育、娱乐节目、广告、游戏秀以及许多其他应用领域提供理想的硬件和软件解决方案。
三、系统方案设计原则
随着计算机网络、通讯技术的极速发展，虚拟演播室的更新步伐不断迈进，节目的制作
水平和信号质量不断提高，虚拟演播室系统本着"简捷至上"的设计宗旨,充分体现系统的技术先进性、功能完整性、经济实用性、运行可靠性、操作灵活性及系统扩展性,不仅能满足现阶段的需要，同时确保系统在今后相当长一段时间内具有先进性并留有扩展余地。在设计方案的过程中,首先考虑到系统要满足演播室现行技术要求,及其应用领域,同时又符合当今虚拟化的趋势，我们遵循以下几个原则：
1、技术的先进性
拟演播室系统为黑龙江威速科技有限公司在国外虚拟软件的基础上开发而来的操作系统，公司对国内市场进行长时间的调研，针对国内用户的操作使用习惯，市场行情和各地的经济条件，专为国内广大广电用户的应用而设计。能在满足大家的要求的同时，不改变用户的操作使用习惯，不影响用户现有的演播室系统，就能简单实现三维虚拟演播室的功能。系统能自动识别前端设备的格式，无需进行单独设置即可完成对高清标清，NTSC 制，PAL 制的区别，并进行采集，制作，播出。
虚拟演播室系统，是真三维虚拟演播室，采用革命性的独特设计，无需传感器， 采用独有的虚拟摄像机结构，使得产品的安装、初始调试、使用极其方便，省却了繁琐的安装调试过程，真正作到随架随用，一开就用，迅速快捷。一人即可实现多机位的节目演播操作工作，并且真实人像与实时渲染的三维虚拟背景同步运行。
这是一套简单易学易用的操作系统，只有简单的四个模块，设置简单，想要的效果所见所得，无需进行复杂的参数设置。
虚拟演播室系统采用专业的基于 DirectX 三维图形平台的真三维图形系统，系统调用的虚拟场景是 3DS MAX 国际流行的三维建模软件创作的三维场景模型文件，具有真正的三维属性和场景景深，以及虚拟场景各物体在三维空间中的透视关系。采用高品质的专用
3D 图形处理卡，以及凯联公司自主研发的高度优化实时 3D 场景渲染软件及国际知名高清数字卡，使得系统能够流畅地运行复杂的三维虚拟场景。保持前景和背景之间正确的透视关系， 在视觉上更具有纵深感，更加真实。系统指标高，三维虚拟场景三角形面片数＞1000000 个， 也优于市场上的其他同类产品。三维虚拟场景纹理贴图＞200M，高达 500M。这也为该系统的指标奠定了良好的基础。也能为目前高标清过渡时期，解决了混编混播的技术问题。填补了国内的一项技术空白。在国际上也有较大的技术优势。
2、功能完整性
虚拟演播室系统功能完善，能满足用户制作节目的各种需求。
系统集成了高清/标清的色键器、矩阵切换台、主监和预监监视器、摇臂等多种功能。您无需使用昂贵的摄像机动作传感器，系统采用独有的虚拟摄像机结构，能够轻松的在
3D 场景中设置和改变 8 个不同的虚拟摄像机位置，还可方便地编辑 3D 场景中摄像机的运动速度和运动轨迹。通过与 3D 虚拟场景进行实时地无缝结合，可进行多重虚拟摄像机的显示与切换。可实行推、拉、摇、移等转场运行，也可以进行直切设置，淡入淡出设置等。系统里已经内置了主监和预监功能，能方便操作，与传统的演播室操作完美结合。
在系统配置的动作设计模块中，可以生成实时的镜像反射效果，增强了场景的真实感。
3、经济实用性
合理的性能价格比是系统设计中应当考虑的重要内容，同时还应当考虑系统长期运行成本。本方案中，所选用的设备在兼顾优良性能的基础上充分考虑经济性及整套方案的实用性。整个系统的设备具有最佳性能价格比和最优化的设计。
虚拟演播室技术进行节目制作与播出，无需为各种的节目搭建不同的演播室或场景，可以避免真实制景的繁琐及浪费。同样的演播室空间可以用来操作多部作品，三维场景还可以循环使用，大大降低了制景费用，拓展了环境背景图像范围，能够充分发挥人的想象力和创作力。
系统具有的无限蓝箱功能，能让演播室的创建更加容易和简单，可以在简单的场所里完
成演播室的搭建，让我们的创意无处不在。无限蓝箱功能是可接受并响应虚拟摄像机的跟踪
参数。在虚拟摄像机作 360 度旋转、变焦和俯仰操作时，无限蓝箱以外区域不进入取景范围
系统采用无轨虚拟演播技术，即固定摄像机位置无须借助传感器，红外线，网格等外部定位部件，即可实现节目制作过程中镜头推拉摇移等效果。
虚拟演播室系统集成了色键器、切换台等多种功能。您无需再购买外置色键器、切换台这些外置硬件设备。
轨虚拟演播室系统制作节目，所有摄像机的推拉、摇移、倾斜、以及缩放都是由虚拟摄像机完成的。您无需移动摄像机，因此无需购买价格昂贵的摄像机动作传感器。
系统可支持最多 8 路高清、标清视频信号输入，1 路高清视频信号输出，并模拟出 8 个
全景摄像机位效果。可根据用户的实际需求来定制方案。
4、安全可靠性
虚拟演播室系统具有高度的安全可靠性。系统的独立通道的设计结构，每个通道分别独立运行，互不干扰。每一路的源信号都能进行单独设置，扣像，使产品的可靠性大大增加。
节目制作时，不需要移动摄像机，大大的避免了可能由人为因素产生的播出风险。系统提供了每个虚拟机位合成信号的独立预监功能。这一配置使得现场切换导演可以先看到每个摄像机机位的合成信号后再选择切换输出，减少了切换的盲目性。
系统的高度集成性以及简单方便的操作极大地提高了系统的稳定性和安全性。
5、操作灵活性
虚拟演播室系统设计简洁,设备操作简单灵活。简单易用的操作界面，减少了操作者的培训时间。使用者只需拖放鼠标，便可实现系统功能的所有操作。
6、系统扩展性
虚拟演播室系统采用插件式结构，具有极好的扩展性，系统的升级扩展如同搭积木一样方便，增加某些模块功能只是增加一套板卡和加密狗即可，对系统的安全性、稳定性没有丝毫影响。从一个摄像机讯道到八个摄像机讯道的升级和变更更简单，方便。随着应用变化的需要，系统的性能和结构能够方便灵活的扩展。从标清向高清的过渡也就只要更换板卡就可以，无需进行设备的更换。
为什么虚拟演播室系统不需要使用传感器？
系统采用虚拟摄像机进行定位。在制作 3D 场景时，已经为每一路摄像机信号输入画面预留了相应的空间。虚拟摄像机移动或人员移动时，不需要使用传感器做任何测量。在真实摄像机本身保持不动的情况下，通过制作 3D 场景动画，改变场景中各个景物的相对角度和位置， 便可简单快捷地完成场景定位。定位后，只需简单地按照传统的摄像方法对虚拟摄像机进行镜头推拉、左右上下摇移等操作，真实摄像机拍摄的人像就能和三维虚拟场景同步变化运动， 实现虚拟节目制作。当场景更换、机位变动时，只需在计算机里重新进行虚拟摄像机与虚拟背景的定位即可，所有参数由计算机自动重新计算调整，前后仅需数分钟即可完成。整个前景、虚拟场景等多种虚拟节目成份均在同帧场逆程内切换完成，保证了多机位切换时前后景同步、画面平滑、不抖动、无撕裂。且各个机位之间可以任意切换，可随意调整机位切换的速度即虚拟摄像机推拉摇移的快慢。所有机位均可自行定义每个机位摄像机三维空间运动， 可以简单方便地定义每个机位虚拟摄像机的三维动画，产生摇臂的运动拍摄效果。包含摄像机在三维空间的位置、拍摄角度、拍摄焦距和运动方式等变化定义，以及运动过程的时长定义。
1、无轨虚拟演播室系统
虚拟演播室系统可支持最多 8 路高清视频信号输入，并由系统模拟出 3 个全景摄像机位效果。因此，用户只需一台摄像机就能达到三讯道演播室效果。在 3D 场景中能提供2 个特写机位和 1 个全景机位。
2、广播级的在线输入输出接口
虚拟演播室系统，是一套完整的真三维双机位多通道模拟三机位甚至更多机位的全高清数字的广播电视虚拟场景解决方案。系统具有广播级高清数字 HD-SDI/SDI 输入输出接口，保证了高质量的信号传送及处理，同时也提供连接的便利性。系统采用的板卡为国际知名公司的高清数字卡，支持 MPEG-2、AVI 视频流输入。
3、高端的图形工作站
虚拟演播室系统采用高端的图形工作站配置，保证系统的高效、稳定运行，图像的渲染色彩绚丽真实，图像不抖动、无撕裂、不拖尾。在虚拟摄像机的移动过程中不出现马赛克、不模糊。使制作完成时输出的图象质量达到广播级的要求，能够非常完美的应用于广播电视节目的制作。通过真实摄像机的信号直接输入到系统中，无须再做多余的调整，便可直接输出合并后完整的图像效果。
4、高品质三维虚拟场景实时渲染系统
虚拟演播室系统采用高性能的图形工作站，加上多个高品质的 3D 图形处理卡的并行协同运算，使得系统具有强大的无与伦比的实时高清三维渲染能力，配以凯联公司自主开发的高清三维虚拟场景优化渲染引擎技术，能够使复杂而逼真高清三维虚拟场景顺畅运行，使得高清虚拟场景细腻逼真。
虚拟演播室系统所拥有的高性能的图形工作站，可进行高精度的 16X 反锯齿处理，还可采用最新的 AA 反锯齿处理，图像的渲染色彩为 32bit 真色彩，使得虚拟场景的画面细腻真实，场景中的物体边缘及线条光滑无毛刺，使画面精细、逼真。
虚拟演播室系统，拥有 1536MB 硬件渲染缓冲，可运行大规模、精细的复杂场景。具有 200 多亿个像素/秒的像素填充率，三角形生成速率超过 100 万个/秒，贴图分辨率为 256X256~4096X4096，可进行上千万个三角面以及大型（高分辨率）纹理贴图的三维场景实时渲染，可进行无约束的高清大场景实时渲染，做到特写镜头场景不出现马赛克、不模糊； 全景时场景画面不爬行、无麻花状条纹。
5、多通道、高精度色键抠像系统
虚拟演播室系统，采用目前国际一流的高清色键抠像技术，可实现头发丝、半透明物体、阴影等画面的精细抠像处理合成，使人或物体的边缘更加自然。系统配置了多路色键器，可同时分别对各路视频信号进行色键处理。并且，每路输入信号单独配置的色键器给您提供了多种不同级别的颜色设定，可有效去除背景上的阴影，无颜色溢出或空间影响， 可使主持人很好地和虚拟背景结合在一起。每个色键器都拥有强大的色键参数，能保证在不移动真实摄像机的状态下实现前景主持人和虚拟背景的同步推拉、摇移及切换制作出各种华丽的摇臂效果。
与其它虚拟产品对比，VS 虚拟演播室系统使用的色键器，有哪些优势？
在一些多通道虚拟演播室中，各通道是通过切换器来共享一台色键器的，在此情况下，
由于各通道摄像机拍摄的方向、光照和背景画面有所差异，那么相应各通道色键器的参数调整应是不同的，在一台色键器情况下，无法做到所有通道的抠像效果都很好，只能是顾此失彼。
虚拟演播室系统配有多路一流的高品质软件色键器，对每个通道均可单独抠像， 可以对每个通道进行单独的色键参数调节设置并保存，而不互相干扰，很好地解决了不同摄像机在不同方向拍摄的画面光照不一致、背景有差异而造成抠像不理想的问题，所有通道均有各自理想的抠像效果。此外，它使用非常简便。通过选择相应的背景色和简单的调节即可得到理想的抠像效果。当然，系统也对使用者提供了各种高级参数调节功能和精细调节。
6、具有可任意调节的电视墙
虚拟演播室系统，支持多个高清分辨率实况视频输入在标准高清画面中 AVI、
MPEG 和 MOV 格式的预录来源。当其中一个视频播放时，另一个文件将在第二个媒体箱中处于待命状态。通过两个媒体箱之间的切换，可以同时播放并分别控制多个活动视频。而这一过程只要通过鼠标或键盘快捷键即可实现。电视墙的信号来源可外部信号输入（如摄像机、录像机、播放器、工作站等）。
电视墙的大小、形状、位置可以自由编辑。视频或动画可以单祯或连续循环的方式播放。同时，电视墙能以任意曲面方式开窗，使电视墙的视频画面能无缝地显示在场景中任意曲面的物体上，如虚拟电视屏幕上、门、地板、窗户，甚至内凹曲面、圆柱、圆锥等，可产生更虚幻的效果，有更强的视觉冲击力和感染力，更加吸引人。此外，我们还可以控制电视墙大屏中视频信号何时开始播放、暂停、结束及其信号源和内容。
由于电视墙开窗的位置、大小是在制作 3D 场景时预设好的，因此，在机位切换和虚拟摄像机的推拉、摇移的过程中，不会出现电视墙播放画面跳跃的现象。即    不同的机位看到的视频开窗器运动状态、相对位置都保持了正确的三维透视关系
7、三维遮挡及无限蓝箱
VS2000HD 虚拟演播室系统，具有三维遮挡及无限蓝箱功能。
三维遮挡的作用就是可以指定虚拟场景中的某个物体作为遮挡物体（如桌子、讲台等工作台等），根据拍摄的人物的走动的前后位置，可控制该遮挡物体在拍摄人物的前面或者后面，营造主持人在场景中穿插走动的效果，丰富了整体画面的层次感，使得整个节目的效果活泼而富有趣味，并增加了真实感。
无限蓝箱即是如果摄像机把蓝幕以外的画面也拍摄进来时，可以把蓝幕以外的无法抠像
的杂景用虚拟场景覆盖，以产生完美的画面。虚拟摄像机还可以运动地拍摄超出演播室范围的虚拟场景画面，并和演播室内的场景画面无缝结合。这一功能可以把演播室的面积作进一步的扩展。
8、反射效果功能
镜像反射效果是 VS2000HD 无轨虚拟演播室系统所独有的高级附加功能。
镜像反射是一种抢眼的视觉效果，给虚拟场景带来了全新的环境层面，在一个全新的标准下传递一种真实的感觉。在 虚拟演播室系统中，您可以获得一个实时的像镜子一般的目标映象或者是像照相机在发光表面（例如，反光地板、桌面、镀铬的表面）上拍摄到的画面。镜像的透明度可以进行控制，它可以让您在虚拟场景上建立一个栩栩如生的幻想。
9、虚拟场景制作
场景的制作并不复杂，有 3DS MAX 场景建模经验的美工通过简单的培训即可自行制作虚拟场景，我们的技术人员随时将为您提供这方面的服务。虚拟演播室系统，带有 3DS
MAX 导出插件，您可直接从 3DS MAX 导出场景模型文件和动画模型文件及其贴图。此外，我们已随机备有几十种虚拟场景模型文件，用户对对这些虚拟场景模型文件可作简单的修改， 以形成符合自己要求的虚拟场景模型。
10、高度的系统集成化
虚拟演播室系统不但集成了高性能的广播级色键器、多通道视频输入输出接口、真三维场景实时渲染系统，还集成了切换台，输入、输出预监、流媒体、实时电视墙等，极大减少了信号线连接的繁琐，也减少信号的损失，提供极高的视音频质量，并极大地提高了系统的稳定性和可操作性，使得安装、操作简单方便。
11、高度的安全性和扩展性
虚拟演播室系统具有极好的安全性和扩展性。系统的独立通道的设计结构，每个通道分别独立运行，互不干扰，因此每个通道设备可以互为热备份，系统性能稳定可靠。系统的升级扩展如同搭积木一样方便，可不断加入各种新的功能模块，且增加某些模块功能只需要增加一套板卡和加密狗即可，对系统的安全性、稳定性没有丝毫影响。不断增加和丰富的虚拟演播室功能，能进一步满足不同的需求。
12、操作简便的用户界面
虚拟演播室系统，采用简单易行的操作方式，大幅度减少了操作者的学习时间， 操作人员只需像平常使用电脑一样拖放鼠标，便可以实现系统功能的所有操作。简单易用的图形用户界面减少了操作者培训时间。
应用领域：
☆ 新闻播报、访谈类、专题类节目（可直播）体育赛事和现场访谈节目
☆ 体育赛事、综艺节目、天气预报
☆ 游戏秀、广告拍摄及后期剪辑
☆ 多媒体教学、课件制作演示
☆ 婚庆、AV/MV 影视制作
近期使用案例
中央电视台中学生频道、中央民盟电教、中国新闻电影纪录制片厂、中国民主建国会中央委员会、中央电视大学八一学院、北京城市学院、广州工贸技术师范学院、沧州电视局电化教育中心、重庆电视台、龙岩电视台、红河洲电视台、德化电视台、福安电视台、柘荣电视台、尤溪电视台……