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虚拟演播室系统

真三维虚拟演播室系统

来源:新杰电子网站   时间:2011-4-28   Tag:三维 虚拟 演播 演播室 系统   点击:
产品说明
真三维虚拟演播室系统(VS-TVSCENE)是公司针对电视台和影视制作机构专门设计的实时广播级虚拟演播系统,内置多通道色键扣像卡,多通道视音频逐帧延时器,实现完全独立参数控制的多机位虚拟演播系统。
机械光栅旋转编码器跟踪技术,无需限定物理摄像机在演播室的位置,无需限定主持人的位置,无需测量和计算,瞬间自适应初始化定位,自动景深识别。
实时双路三维虚拟大屏幕电视墙,支持多种视频及图像格式。功能强大的三维虚拟渲染引擎,动态场景中的子模型实时在线任意编辑。广播级的图像质量,模块化设计,操作方便。
 

系统功能特点

         方便快捷的系统初始化,无需测量和计算,无需限定物理摄像机和节目主持人的空间位置,系统瞬间识别自适应初始化定位和景深自动匹配技术;
         高精度机械光栅旋转编码跟踪技术,实时跟踪物理摄像机推拉摇移的全自由度移动和旋转,抗干扰能力强,不受空间、温度、电磁波等外界因素影响。
         功能强大的三维虚拟渲染引擎,系统实时渲染场景面数高达几十万个三角面以上,贴图纹理量几百兆以上,贴图分辨率256*256至4096*4096任选。
         广播级的图像质量,实时全场景反走样技术,彻底地消除了锯齿状边缘,图像信噪比高,抗闪烁性好,清晰自然、细腻真实,虚拟场景与前景人物融合自然,真实感强。
         利用3Dsmax等三维建模软件,场景建模无约束,大场景、大幅画、多特效,任意发挥。
         高质量数字全接口自主知识产权色键器,空间矢量线性色键抠像,自然、真实,输入输出流均以场频方式处理,无撕裂、夹帧,前后景切换同步准确,可以完成对阴影、透明/半透明物体和烟雾的完美抠像。
         强大的三维场景实时在线编辑功能,能够实时地修改场景中三维物体的位置,纹理,材质,空间等属性,无需返回3DMAX中进行修改。
         可以隐藏、显示场景中任意子模型,可以随时调整子物体的位置、方向和大小,可以更换贴图。
         支持虚拟灯光,灯光的方向,发射点,颜色等参数能够实时调整。
         允许用户自建材质、纹理、模型、粒子等效果模块。除了系统提供的基本粒子模板外,可以根据需要通过对粒子基本参数的简单调整得到各种奇妙的效果。
         实时的大屏幕虚拟电视墙,实时视频纹理三维贴图技术,以场频速度实时生成,支持任意物体表面播放视频、外视频,并实现虚拟视频窗与全屏幕外视频画面的自由特技切换。
         支持关键帧动画功能,对场景中的关键帧物体可全部、部分播放控制。
         动态无限蓝箱功能,当摄像机超出篮背景范围时,可以用一个遮挡信号使超出篮箱范围的部分仍可以完整的叠加虚拟场景,边缘无明显接缝和干扰。
         多通道自由切换,实现多通道场景输出,接入切换台即可完成各种特技切换功能。
         支持配置文件调入各种场景,节目场景设计完成后,可直接保存,方便下次节目录制,支持拖拉调入场景,直接拖入场景视窗即可使用。
         合理的硬盘播放列表管理模块,可以针对播放素材进行入出点的编辑,方便的存储播放列表文件供下次播放调用。
         多格式输入输出:GENLOCK输入:复合端子BNC;前景信号输入:Y/C、复合视频、模拟分量、数字分量;合成信号输出:复合视频、模拟分量、数字分量。
         支持多路前景输入音频,两路虚拟大屏幕输入音频,以及硬盘播出文件音频的音频混音均衡输出控制功能。
         模块化设计,稳定性高,全中文界面,操作简单。
 

系统结构原理

以双机位双大屏VS-TVSCENE真三维虚拟演播室系统为例,对其工作原理进行说明。系统支持两路活动外视频同时输入。
摄像机拾取的包含蓝幕背景的前景信号送入系统中的视音频延时器,进行音、视频同步的延时控制,经过同步后的前景视音频信号输入到色键抠像模块,通过设定的抠像参数完成前景抠像功能。
三维场景渲染引擎生成用于合成的三维背景图像,高速数据采集模块实时提供用于三维渲染所需虚拟摄像机对应的物理摄像机空间位置。通过视音频采集卡采集的两路外接视频信号或本地硬盘播放信号输入到三维渲染引擎用于背景图像的渲染,三维场景加载编辑器加载所需的三维背景场景,并可根据系统需要实时编辑处理三维背景。三维背景渲染引擎生成的三维背景图像与色键抠像卡生成的前景抠像信号进行全面的融合,生成最终的合成信号。
两路前景信号、两路外接视频信号以及本地硬盘信号所对应的音频信号统一在音频均衡混音模块中处理,并根据现场的需求输出最终的音频信号。
系统结构如下图所示:

真三维虚拟演播室系统

 

 

机械跟踪系统

系统采用机械光栅旋转编码器设计原理,高速采集和传输物理摄像机平摇、俯仰和变焦全自由度移动和旋转的空间位置参数,并实时传递到三维背景渲染引擎,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,画面精确同步,绝无任何撕裂、抖动或前后景错位等现象。
系统采用计算机瞬间识别自适应初始化定位以及景深自动匹配技术,无需限定物理摄像机以及主持人在虚拟演播室里的空间位置,无需测量和计算,一键完成真实摄像机和虚拟摄像机的直接初始化定位。
机械光栅旋转编码器跟踪设计,采用远端低电压供电的模式,不受空间、温度、电磁波等外界因素影响,信号抗干扰性强、传输距离远,安全方便。不受机位取景角度和取景范围影响,跟踪精度与色键器无关,不影响色键器的质量。跟踪误差不累积,返程机械回差消除,自动景深匹配。
1ms的高速数据采集频率确保数据跟踪的实时准确。高精度的跟踪指标:10mm范围内移动,静态误差<1mm。任意角度旋转,静态误差<1mm。移动分辨率0.02mm,旋转分辨率0.001度。
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。摄像机在演播室里可360度任意旋转和移动。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、多个虚拟特效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。

真三维虚拟演播室系统

系统主要功能

虚拟演播室主机控制程序对系统的各项参数进行设置,并进行场景编排、实时控制播放。其中系统参数设置、抠像参数设置以及场景编排与二维半虚拟演播室系统相似。
实时控制系统可以添加物体、删除物体,并可以对物体的属性进行实时设置。强大的三维场景实时在线编辑功能,能够实时地修改场景中三维物体的位置,纹理,材质,空间等属性。支持配置文件调入各种场景,节目场景设计完成后,可直接保存,方便下次节目录制,支持拖拉调入场景,直接拖入场景视窗即可使用。

真三维虚拟演播室系统

系统可以选择并隐藏或显示场景中任意子模型,可以随时调整子物体的位置、方向和大小,可以更换贴图。支持虚拟灯光,灯光的方向,发射点,颜色等参数能够实时调整。允许用户自建材质、纹理、模型、粒子等效果模块。

真三维虚拟演播室系统

真三维虚拟演播室系统

实时的大屏幕虚拟电视墙,实时视频纹理三维贴图技术,以场频速度实时生成,支持任意物体表面播放视频、外视频,并实现虚拟视频窗与全屏幕外视频画面的自由特技切换。支持关键帧动画功能,对场景中的关键帧物体可全部、部分播放控制。

真三维虚拟演播室系统

 

系统配置

真三维虚拟演播室系统标准配置(支持一个动机位,每增加一个机位,系统可以增加一路色键通道卡,轻松实现多机位多通道虚拟演播室系统)

序号
名 称
配 置 及 功 能 说 明
1
VS-TVSCENE
虚拟演播服务器
华硕X58主板\CORE酷睿 I7 CPU\2G DDR3 * 2内存\320G SATA系统盘\ 1T SATA素材盘\讯景9600独立显卡\DVD刻录光驱\400W磐石电源\4U工控一体机箱
广播级双通道视频采集卡
广播级音频混音播出卡
VS-TVSCENE真三维虚拟演播系统软件V4.0
2
数字色键器(内置)
TOPACK-CK3000 SDI(模拟复合、S-V、模拟分量、数字分量全接口,支持视音频延时功能)
3
数字色键通道卡(内置)
TOPACK-CK1000 SDI(模拟复合、S-V、模拟分量、数字分量全接口,支持视音频延时功能)
4
VS-TRACING SYSTEM
虚拟演播跟踪系统
机械光电传感跟踪方式,采集摄像机平摇、俯仰、镜头推拉六个方位的动作信息,包括云顿pro-10 三脚架、云台以及跟踪监测器
5
虚拟演播专用帧同步视音频切换器
VS-AVS 4*2

 
 

场景图

真三维虚拟演播室系统

真三维虚拟演播室系统