【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 陽(yáng)》、新鄉(xiāng)電視臺(tái)《直通新鄉(xiāng)》、吉林市電視臺(tái)《江城新聞》、第一視頻網(wǎng)絡(luò)直播多檔欄目等，這更代表了新奧特虛擬演播系統(tǒng)的優(yōu)秀品質(zhì)。目前，新奧特公司憑借自身技術(shù)實(shí)力，，是新奧特公司結(jié)合三維虛擬演播室技術(shù)、三維圖文技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，在新奧特Mariana .VS虛擬演播室基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的全新一代高性能、高穩(wěn)定性的三維虛擬演播室系統(tǒng)，突破原有虛擬演播室在渲染能力和質(zhì)量上的限制，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。該系統(tǒng)采用新奧特公司自主研發(fā)的強(qiáng)勁、高效的Mariana三維渲染引擎，為三維虛擬場(chǎng)景、三維虛擬圖文應(yīng)用提供功能強(qiáng)大的渲染平臺(tái)。面向電視臺(tái)的高端、高質(zhì)量節(jié)目包裝和制作，可廣泛應(yīng)用于新聞播報(bào)、專題制作、節(jié)目包裝、氣象預(yù)報(bào)、體育直播等節(jié)目，是目前國(guó)內(nèi)虛擬圖文領(lǐng)域的領(lǐng)航者。第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)及原則系統(tǒng)的各項(xiàng)軟、硬件技術(shù)必須遵循現(xiàn)有的（或通用的）中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，若無(wú)相應(yīng)的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，則必須遵循國(guó)際有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要可分為多媒體方面、傳統(tǒng)系統(tǒng)、演播室系統(tǒng)、建筑施工綜合布線以及視音頻接口等。，SMPTE259M數(shù)字演播室視頻信號(hào)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。. 視音頻編碼及復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)l ITUR 。l GB/T14857 演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)規(guī)范l SMPTE 10 比特4:2:2 分量使用的串行數(shù)字接口SDI，及工作在4:2:2 601推薦級(jí)別下的625 行(Scan Lines) 電視數(shù)字分量，即SMPTE 125M 規(guī)定的數(shù)據(jù)電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。l GB/T17953 4：2：2數(shù)字分量圖像信號(hào)的接口l ITUR 供分量數(shù)字演播室使用的同步基準(zhǔn)信號(hào)。l SMPTE RP 168 為實(shí)現(xiàn)同步視頻切換，關(guān)于場(chǎng)消隱切換點(diǎn)的規(guī)定。l GY/T155 高清晰度電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)值 l 壓縮視頻信號(hào)的4:2:2 級(jí)規(guī)范。l ITUR 對(duì)模擬符合輸出監(jiān)視的規(guī)定，及SMPTE170M 規(guī)定的數(shù)據(jù)電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。l GY/T 2122005 標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視編碼器、解碼器技術(shù)要求和測(cè)量方法. 系統(tǒng)綜合布線類l 《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》CECS72：97l 《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程施工和驗(yàn)收規(guī)范》CECS89：97l 《大樓通信綜合布線系統(tǒng)》（YD/T 9261997）l 《用戶接入網(wǎng)工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（YD/T502396） . 信息技術(shù)軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)l GB/T 175441998 《信息技術(shù) 軟件包 質(zhì)量要求和測(cè)試》l GB/T 162601996 《信息技術(shù) 軟件產(chǎn)品評(píng)價(jià) 質(zhì)量特性及其使用指南》. 視頻網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)為了更好的建設(shè)該系統(tǒng)，真正體現(xiàn)出系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)的資源共享、流程優(yōu)化等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)符合系統(tǒng)建設(shè)開(kāi)放性、兼容性、可擴(kuò)展性的要求，在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，同時(shí)還需要遵循以下具體實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。n 視頻接口系統(tǒng)的接口規(guī)范滿足總局制定的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以提供目前主流的各種視音頻接口?？紤]到虛擬演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一致性、信號(hào)調(diào)度的方便性、保證信號(hào)質(zhì)量、同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)視頻接口為SDI，系統(tǒng)所有視處理設(shè)備都實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI的支持。同時(shí)，系統(tǒng)支持復(fù)合、分量、Y/C等接口，以保證對(duì)現(xiàn)有前期設(shè)備和未來(lái)前期設(shè)備的支持能力。 虛擬演播室系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則本方案中所提供的虛擬演播室系統(tǒng)解決方案及軟硬件設(shè)備配置，能高質(zhì)量地滿足貴方對(duì)演播室各類型節(jié)目制作的需要。本解決方案項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則概括起來(lái)，主要是：安全可靠性原則、易管理可維護(hù)原則、良好性價(jià)比原則、擴(kuò)展性原則、兼容性原則等。. 安全可靠性原則采用安全、穩(wěn)定的主控工作站與圖形工作站網(wǎng)絡(luò)化連接方式是虛擬演播室系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵。在其日后的節(jié)目的日常制作、播出等方面安全性表現(xiàn)更加突出，系統(tǒng)應(yīng)具有極高的運(yùn)行可靠性。同時(shí)， 虛擬演播室系統(tǒng)采用“制作”、“渲染”、“播出”分離式系統(tǒng)軟件架構(gòu)，真正從用戶使用時(shí)的安全性考慮，成為國(guó)內(nèi)最先擁有“制”“播”分離軟件架構(gòu)的虛擬演播室系統(tǒng)。. 易維護(hù)可管理原則，同時(shí)也提供了良好的檢錯(cuò)能力。系統(tǒng)軟件采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單、直觀、維護(hù)管理方便。傳感跟蹤系統(tǒng)定位快速精確，移動(dòng)機(jī)位后不需經(jīng)任何測(cè)量。. 良好性價(jià)比原則，應(yīng)該充分為用戶著想，在系統(tǒng)配置、運(yùn)行管理、系統(tǒng)擴(kuò)展性等方面進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，使整個(gè)解決方案具備良好的性價(jià)比，切實(shí)做到最大限度地降低用戶的總體成本（TCO）。. 擴(kuò)展性原則 ，隨著新奧特公司對(duì)自主Mariana系列產(chǎn)品不斷的研發(fā)和升級(jí)， 虛擬演播室系統(tǒng)也可以不斷的加入各種應(yīng)用模塊，滿足日后各類應(yīng)用。. 兼容性原則、標(biāo)清實(shí)時(shí)三維渲染；兼容第三方軟件制作的各類三維模型場(chǎng)景，支持三維模型場(chǎng)景的無(wú)縫導(dǎo)入接入，如3DMAX、MAYA制作的3DS、WRL等三維場(chǎng)景模型描述格式；支持多種動(dòng)態(tài)紋理；支持BPM、PGA、JPEG、PNG等常用的圖像格式；支持圖像平面創(chuàng)作軟件的分層導(dǎo)入；兼容用戶原有各種類型的演播室設(shè)備等。第五章 相關(guān)虛擬演播室技術(shù)介紹 虛擬演播室是在色鍵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。傳統(tǒng)的色鍵(ChromaKey)合成系統(tǒng)是電視節(jié)目制作中常用的合成手段，它的原理就是將主持人或演員置身于藍(lán)色背景前表演，然后利用色鍵合成器的色鍵功能將前景圖象中的色度與其作背景的彩色幕布的色調(diào)差別作為形成鍵控電壓的依據(jù)，并利用此電壓去摳插入畫面，然后再將前景圖象填入畫面，這樣就將主持人從藍(lán)色背景中分離出來(lái)，用其他的畫面作為背景填充藍(lán)色部分，形成一幅天衣無(wú)縫的合成畫面。這種系統(tǒng)現(xiàn)在在電視制作中應(yīng)用得非常普遍，但是它有一個(gè)主要的不足之處在于：前景在運(yùn)動(dòng)，但背景卻不能作出與前景運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的動(dòng)作。 也就是說(shuō)，傳統(tǒng)的色鍵扣像不能保持住在背景和前景之間存在的空間位置關(guān)系，使得前景沒(méi)有溶入到背景中，從而限制了傳統(tǒng)的色鍵扣像的應(yīng)用范圍。虛擬演播室基于傳統(tǒng)的色鍵扣像合成系統(tǒng)，卻突破了傳統(tǒng)色鍵扣像系統(tǒng)的限制，消除了攝象機(jī)拍攝的前景畫面不能與場(chǎng)景畫面同步運(yùn)動(dòng)的致命弱點(diǎn)，做到真實(shí)的演員能深入到虛擬的三維場(chǎng)景中，并能與其中的虛擬對(duì)象實(shí)時(shí)交互。一般來(lái)說(shuō)，一套典型的虛擬演播室系統(tǒng)一般由三個(gè)子系統(tǒng)組成：攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)、虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)及視頻色鍵合成系統(tǒng)。 攝像機(jī)在拍攝過(guò)程中有水平角PAN、俯仰角TITLE、鏡頭變焦Z00M、聚焦FOCUS等變化，這些參數(shù)的改變會(huì)引起所攝圖像視野與視角的改變，為了模擬人物所在的三維環(huán)境，高性能的圖形工作站必須根據(jù)這些參數(shù)不斷調(diào)整三維視圖。而攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)的作用正是獲取攝像機(jī)的位置信息和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的跟蹤真實(shí)攝像機(jī)，以保證攝象機(jī)前景畫面與高性能的圖形工作站場(chǎng)景畫面聯(lián)動(dòng)。目前虛擬演播室的固定機(jī)位攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)主要有以下兩種方式: 1. 基于圖形分析系統(tǒng)。該方式需要把一個(gè)精確的網(wǎng)絡(luò)圖案以兩種不同的藍(lán)色形狀繪制于藍(lán)背景上，通過(guò)攝像機(jī)識(shí)別這種圖案并與計(jì)算機(jī)跟蹤軟件預(yù)先確定的模型進(jìn)行對(duì)比，以確定物體與虛擬背景的透視關(guān)系及距離。采用圖像分析法存在很多不足之處，最主要的是： ① 由于這種方式要對(duì)圖像進(jìn)行分析、計(jì)算，所以數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)，加大了視頻延時(shí)量。因此，虛擬演播室使用視頻和音頻延遲硬件以達(dá)到同步，視頻延時(shí)量在812幀。許多用戶因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的延時(shí)導(dǎo)致拍攝時(shí)很少使用跟蹤系統(tǒng)。 ②用這種方式獲得的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的精度比機(jī)械傳感器的精度低。 ③當(dāng)參考點(diǎn)不在當(dāng)前視野時(shí)，跟蹤系統(tǒng)有可能失去方向，必須準(zhǔn)確知道參考點(diǎn)的坐標(biāo)，使攝像機(jī)移動(dòng)時(shí)維持住正確的相對(duì)位置。在藍(lán)室內(nèi)標(biāo)記參考點(diǎn)也不是一件容易的事情，這種精確的藍(lán)色圖案必須被繪制在藍(lán)背景之上，它必須有別于藍(lán)底，這種藍(lán)色網(wǎng)格圖案在制作色鍵過(guò)程的陰影很難處理，同時(shí)合成后又應(yīng)該是不可見(jiàn)的。攝像機(jī)拍攝不能垂直于藍(lán)色網(wǎng)格圖案，必須偏離30度角以上，否則不能準(zhǔn)確定位。另外，這種藍(lán)色網(wǎng)格圖案很難保持良好的鍵質(zhì)量。 ④當(dāng)攝像機(jī)散焦或者攝取畫面中圖像信息量過(guò)少時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。為了保持精確的跟蹤，攝像機(jī)的焦點(diǎn)必須始終保證在網(wǎng)格上，真實(shí)的演員有時(shí)會(huì)顯得模糊。鑒于上述須待解決的若干問(wèn)題，網(wǎng)格識(shí)別方案在目前的虛擬演播室系統(tǒng)中使用的不多。 2. 基于機(jī)電傳感器的系統(tǒng)； 這種攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)采集攝像機(jī)的位置及透視數(shù)據(jù)，它通常被安裝在三角架或基座之上。為測(cè)量攝像機(jī)的鏡頭運(yùn)動(dòng)參數(shù)，需要在攝像機(jī)鏡頭上安裝附加裝置。聚焦Focus和變焦Z00M傳感器，附于鏡頭的聚焦齒輪和變焦齒輪處。這個(gè)裝置中包含有傳感器和有關(guān)電子裝置，稱為鏡頭運(yùn)動(dòng)參數(shù)編碼器。這是一種精確的旋轉(zhuǎn)編碼器。鏡頭編碼器通過(guò)托架與鏡頭上變焦環(huán)和聚焦環(huán)的齒輪緊密咬合。當(dāng)變焦環(huán)或聚焦環(huán)發(fā)生位置變化時(shí)，編碼器能夠檢測(cè)出上、下、左、右擺動(dòng)的細(xì)微角度并將其編碼輸出。信息數(shù)據(jù)通常通過(guò)一些串行接口類型如RS232或RS422傳送給計(jì)算機(jī)。 攝像機(jī)的地面位置X、Y也可用類似的編碼器方式測(cè)量，即用相應(yīng)的傳感器檢測(cè)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并對(duì)其參數(shù)值進(jìn)行編碼。X、Y跟蹤器傳感攝像機(jī)全方位的信息，可以裝在滑軌或升降架上。利用機(jī)械跟蹤方式克服了圖形識(shí)別方式的缺點(diǎn)，有許多優(yōu)點(diǎn)，主要有：測(cè)量攝像機(jī)參數(shù)可以達(dá)到非常精確，176。，移動(dòng)距離可以達(dá)到 1毫米的精確度，數(shù)據(jù)處理時(shí)間短。 ① 單顏色藍(lán)背景，無(wú)需用戶繪制背景墻，很容易照亮藍(lán)色背景而不用擔(dān)心照亮網(wǎng)格。攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)不受限制，因此允許攝像機(jī)有更好的拍攝角度。演員在藍(lán)色舞臺(tái)范圍內(nèi)可以任意速度自由活動(dòng)，不受限制。 ② 跟蹤數(shù)據(jù)沒(méi)有延時(shí)。攝像機(jī)可以60Hz速率進(jìn)行搖移、俯仰及變焦，無(wú)需額外的工作站處理跟蹤信息。 ④在合成拍攝過(guò)程中可以很容易處理陰影，無(wú)需進(jìn)行額外的修補(bǔ)不足之處。 . 虛擬場(chǎng)景生成系統(tǒng)虛擬演播室的場(chǎng)景是由專業(yè)軟件創(chuàng)作的二維或三維圖形CG（Computer Graphics），即虛擬場(chǎng)景。 虛擬演播室的場(chǎng)景是高性能的圖形工作站繪制的圖形，高性能的圖形工作站繪圖有二維和三維之分，因而虛擬場(chǎng)景也有二維和三維之分，二維場(chǎng)景沒(méi)有厚度，只是一個(gè)平面圖形，所以二維虛擬場(chǎng)景只能作為背景平面，出現(xiàn)在真實(shí)人物的后面，而三維虛擬場(chǎng)景中的景物具有Z方向的厚度，是立體的，以背景中的一個(gè)長(zhǎng)方體為例，長(zhǎng)方體是一種六面體，其底面和背面一般是看不見(jiàn)的。然而隨拍攝角度的不同，有可能看見(jiàn)其正面，側(cè)面和頂面。因此在高性能的圖形工作站中，其正面、側(cè)面和頂面的圖像都分解為像素的形式，保存在存儲(chǔ)器中，當(dāng)攝像機(jī)處于任意的角度位置時(shí)，高性能的圖形工作站即進(jìn)行計(jì)算，獲得相應(yīng)的畫面。同時(shí)，三維的場(chǎng)景中，虛擬景物既能作為真實(shí)人物的前景出現(xiàn)，也能作為背景出現(xiàn)如圖，這樣在視覺(jué)效果上更具縱深感，更加真實(shí)。顯然對(duì)于圖形工作站的運(yùn)算能力、運(yùn)算速度提出了很高的要求。當(dāng)然還必須進(jìn)一步考慮許多細(xì)節(jié)問(wèn)題，比如燈光和陰影的問(wèn)題，當(dāng)攝像機(jī)改變其取向位置時(shí)，根據(jù)照明條件，陰影部分將發(fā)生相應(yīng)的變化，背景畫面應(yīng)該能夠反映出這種變化。；虛擬演播室系統(tǒng)視頻合成的基本技術(shù)是色鍵摳像，攝像機(jī)拍攝的藍(lán)箱前的真實(shí)景物：通過(guò)色鍵器進(jìn)行摳像處理，與高性能的圖形工作站生成的虛擬場(chǎng)景合成一個(gè)畫面。那么在進(jìn)行合成是需要考慮兩方面的技術(shù)：(1)深度合成技術(shù)虛擬演播室的一個(gè)基礎(chǔ)就是前景和背景合成的時(shí)候，前景的演員可以被背景的內(nèi)容覆蓋，同時(shí)為了豐富畫面的拍攝效果，還需要考慮虛擬物體的遮擋效果，這一般都采用深度合成技術(shù)。所謂深度就是虛擬物體與實(shí)際演員的前后遮擋關(guān)系，這一種技術(shù)要考慮兩路鍵信號(hào)的深度信息，就可以讓背景的內(nèi)容在演員前面。這不同于二維圖像的層技術(shù)。因?yàn)槭侨S圖像的各像素都帶有深度信息，而且各像素還有與攝像機(jī)的距離的信息，由這兩部分的信息決定前景和背景的像素的可見(jiàn)性。這樣就可以實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的遮擋效果：使主持人可以自由的在虛擬場(chǎng)景中的虛擬物體之間穿越，大大豐富了拍攝和畫面的表現(xiàn)手法。(2)同步技術(shù). 要使攝象機(jī)的前景畫面和虛擬場(chǎng)景天衣無(wú)縫的合成，需要讓虛擬演播室系統(tǒng)中所有的設(shè)備接受外同步鎖定，這樣才能保證在進(jìn)行實(shí)時(shí)合成時(shí)，高性能的圖形工作站根據(jù)傳感系統(tǒng)的參數(shù)變化實(shí)時(shí)提供相應(yīng)的虛擬場(chǎng)景，并與攝象機(jī)前景信號(hào)精確同步合成。第六章 虛擬演播室技術(shù)，是新奧特公司結(jié)合三維虛擬演播室技術(shù)、三維圖文技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，、高穩(wěn)定性的三維虛擬演播室系統(tǒng)，突破原有虛擬演播室在渲染能力和質(zhì)量上的限制，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 Mariana .VS系統(tǒng)的“十大獨(dú)有核心技術(shù)”:. 創(chuàng)新技術(shù)、自主產(chǎn)權(quán)、高端高效渲染引擎：渲染引擎是圖形圖像處理的核心和基礎(chǔ)，Mariana三維渲染引擎是采用GPU高級(jí)編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的全新的三維渲染引擎，也是國(guó)內(nèi)唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維渲染引擎技術(shù)的公司。Mariana三維渲染引擎充分利用了GPU在浮點(diǎn)運(yùn)算、并行運(yùn)算、高效紋理處理、向量運(yùn)算方面的能力實(shí)現(xiàn)絢麗的圖文效果，為三維圖形、圖像處理提供強(qiáng)勁的實(shí)時(shí)渲染動(dòng)力，可以充分發(fā)揮高端圖形加速卡GPU可編程渲染管線特性，渲染能力得到質(zhì)的提升和飛躍。. 高質(zhì)量的渲染效果： 對(duì)場(chǎng)景元素的渲染：，使其在三維渲染的效果、質(zhì)感和效率上取得了突破性、跳躍性的提升。能夠逼真的描繪出物體的凹凸貼圖、片段光照、紋理材質(zhì)、高光反射等細(xì)膩真實(shí)的效果，系統(tǒng)出色的質(zhì)感、光感、動(dòng)感和實(shí)時(shí)渲染能力為節(jié)目制作質(zhì)量的提升奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 對(duì)視頻的高畫質(zhì)渲染：，以及基于像素處理特效的渲染流水線，提供對(duì)視頻高清晰、高畫質(zhì)的渲染效果。 支持高清實(shí)時(shí)渲染： ，并支持fp16格式的混合和濾波操作，從真正意義上實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)光照渲染（HDR）。并且Mariana 渲染引擎（）通過(guò)高效內(nèi)部指令能實(shí)現(xiàn)高清實(shí)時(shí)渲染以及標(biāo)清向高清的平滑過(guò)度。 智能識(shí)別快速定位跟蹤技術(shù)：Mariana.