党中央在延安十三年

北京中科大洋科技发展股份有限公司虚拟演播室项目投标书××电视台真三维虚拟演播室技术方案北京中科大洋科技发展股份有限公司2003年4月北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案2目录一、用户需求分析…………………………………………………3二、MagicSet3D系统简介…………………………………………52.1技术背景…………………………………………………………52.2虚拟演播室关键技术分析………………………………………6三、MagicSet3D功能特点……………………………………………103.1MagicSet3D系统强大的软件功能…………………………………103.2MagicSet3D系统卓越的硬件性能………………………………13四、MagicSet3D系统技术质量指标…………………………………164.1客观检测指标………………………………………………………164.2主观评测指标……………………………………………………184.3信号质量……………………………………………………………184.4传感器精度指标…………………………………………………18五、系统结构设计原理……………………………………………195.1跟踪传感技术分析……………………………………………………195.2关于MagicSet3D的渲染引擎（CrystalRay）………………………215.3关于MagicSet3D的色键器…………………………………………225.4三维场景制作………………………………………………………275.5主输出信号生成………………………………………………………28六、售后服务体系……………………………………………………29七、大洋公司简介……………………………………………………30八、MagicSet3D突出的特色优势……………………………………32北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案3一、用户需求分析：传统演播室的工作流程中，场景需要实际搭建，在实景制作、不同栏目之间的实景更换、实景修改等方面都存在着很大的局限性。一方面很难制作出非常具有奇思妙想的场景，另一方面是工作量增加、材料浪费严重、工作效率降低、不利于消防安全等。因此现在很多用户在设计演播室方案时，都愈来愈多的把虚拟演播室的设计方案提到议事日程上来了。随着非线性技术的日益发展，制作电视节目时对视频工作站的应用也越来越多。但是使用工作站时遇到的一个比较普遍的问题就是操作人员习惯于传统编辑制作机房中编辑机和切换台的操作，而不习惯于计算机的鼠标键盘操作。如何能将这两种操作方式结合起来，能够让电视台制作人员以最快的速度熟悉和掌握系统的使用手段，也是设计方案时应该考虑的问题。我们这套大洋虚拟演播室系统完全按照贵台虚拟演播室招标项目的要求设计完成。基于这款配置精良的系统，电视台用户可以完全不受空间和条件的拘束，制作任意风格的栏目、片头及电视宣传片等的节目。MagicSet3D虚拟演播室摄像机双机位包含大洋MotionTrack数字机械传感器以及Vinten100型云台、三脚架，带PD-114滑轮车（含电缆护框）。MagicSet3D虚拟演播室摄像机三机位包含一套配备Intersense超声波定位移动机位传感器以及2套Vinten100型云台、带脚轮的三脚架）。可以实现2台摄像机水平、垂直摇动以及变焦等动态传感，另一台摄像机除上述功能外还可以实现包括机位在内任意方向的自由移动拍摄。根据贵台演播室工程的需求，我们设计以MagicSet3D真三维系统为核心的虚拟演播室方案、设计原则如下：1.功能要求虚拟演播室系统除了实现传统演播室中的所有功能之外，还应具备以下特点：1)系统应能满足同一场景中多个不同虚拟物件设计不同层次的遮挡，实现多层次的演播室效果；2)系统对演播室场地的需求应该尽量少，利用一套系统应能制作出多个不同风格的栏目，或在一个栏目中针对多个子栏目制作多个不同的场景，北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案4达到提高演播室使用效率的目的；3)场景制作、修改和存档应尽可能地方便，编导对场景的调整、修改可以在视频监视器中实时监看到合成好的画面。使编导在避免制作实景费时费力的前提下应尽可能地提高场景修改、栏目改版的工作效率；4)场景的设计应尽可能地消除局限性，使栏目编导和设计人员能够充分地展示自己的奇思妙想和创造性；2.兼容性和扩展性1)虚拟演播室的场景设计由计算机三维设计软件完成，因此我们的设计方案中尽可能多地兼容了诸如3DMAX、Softimage、MAYA等多种三维建模软件制作的场景；2)虚拟场景中可以开多个大屏幕电视窗口，其中至少应该可以回放2路不同的视频节目。且电视窗中播放的视频素材应满足目前电视台制作机房节目源的储存方式，尽可能地允许录像带素材、视频素材等；在扩展性方面，我们的系统充分考虑目前虚拟演播室系统在不久的将来能够承受更大的节目制作量，以及具有更强大的功能，系统具有在现有结构基本不变的情况下有平滑升级扩展的能力。北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案5二、MagicSet3D系统简介2．1技术背景二十世纪九十年代后期，国际视频领域开始兴起一股虚拟演播室热潮。国外虚拟演播室的主流厂家纷纷在国内推广其产品，国内也有一些用户尝试行地采购了他们的产品。但国外厂商的工作方式以及文化差异等方面的影响，使得其操作培训和售后服务远远不能满足用户的实际需求，造成用户花了昂贵的价格、买来功能很复杂的系统，却无人能用或是只能用到很少的一部分功能，很难真正的投入到电视节目制作和使用中去，失去了它原本存在的价值和意义。而且国外厂商本土化的技术支持不利，系统出现问题时不能及时有效的解决，结果更令用户头痛不已。大洋公司以发展民族视频工业为己任，在计算机专业视频图形图像处理技术上积累了十余年的经验，很早就开始考虑根据中国电视台的业务流程和当前对虚拟演播室的实际需求。为中国的电视台和中国电视节目制作者研发一套高性价比虚拟演播室系统，使广大电视用户能够使用到价格合理、功能实用、操作简便、服务周到的虚拟演播室产品一直是大洋人的一个梦想。2000年初，大洋公司隆重地向广大广电行业用户推出了大洋虚拟演播室系统——VRSET。该产品很快在业内形成巨大反响，并带动了国内虚拟演播室产品的研发、生产和市场启动。2002年初，大洋又推出了第二代虚拟产品——MagicSet3D真三维虚拟演播室，提供PAL制、NTSC制、内置色键、外置色键、数字接口、可移动机位等系列产品供用户选择。不久，MagicSet3D独家通过了广电总局检测中心的产品化检测，成为国内虚拟演播室产品中独领风骚的一朵奇葩。通过近几年产品推广和用户反馈，我们民族视频厂家终于在用户心目中重新确立了虚拟演播室高效快捷、省钱省地、效果绚丽多彩的产品形象。从国内到海外，有愈来愈多的客户纷纷关注、采购大洋的虚拟产品。现在，大洋MagicSet3D已行销海外，包括韩国和平电视台、台湾东风电视台、文莱国家电视台、伊朗国家广电局等，多家海外用户正在用大洋的虚拟演播室产品为本国的电视节目增色。通过与用户的交流和电视台的实际应用，MagicSet3D系统在保持原有技术先进性的同时，在操作上和性能上更加实用和稳定，已成为应用于电视节目制作北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案6的成熟产品。2.2虚拟演播室关键技术分析虚拟演播室作为新生的电视节目制作手段，最为突出的优势就是可以改变演播室布景的制作和更换方式，并且可以使创作者有很充分的创作空间。简单地说：虚拟演播室的技术核心是：在演播室现场置需要搭建一个蓝箱（十几平米到几十平米均可）做主持人演示，摄像机把主持人在蓝箱上主持节目的画面拍摄、输入到虚拟演播室主机里面去，虚拟演播室内部进行色键处理，把蓝箱换成电脑制作的虚拟场景，再与前景掩膜合成后形成节目输出。这样，虚拟演播室就可以让用户在一块场地、一台虚拟设备上分别制作出许多个不同风格的栏目，且场景可以随时、随意的修改。从系统架构上看，虚拟演播室技术包括摄像机跟踪技术、蓝背景技术和三维场景造型与掩膜生成、色键技术、灯光技术等几个部分。2.2.1摄像机跟踪技术摄像机跟踪技术是指在节目拍摄过程中实时获取摄像机在演播室中的实际位置参数和动作参数。其中包括摄像机镜头参数ZOOM、FOCUS，云台运动参数PAN、TILT，以及描述摄像机空间位置和角度的参数ROLL、X、Y、Z。获得这组参数就有可能把摄像机和镜头与一台高性能的计算机连接（该计算机可以生成背景的每一场），背景制作的应用软件根据这些参数来调整虚拟摄像机的位置、方向和镜头参数，使虚拟场景产生对应的变化，虚拟演播室的制作就完成了。2.2.2蓝背景技术和三维场景造型生成制作虚拟演播室的蓝背景要求背景平滑，还要有空间感，一般是两面或三面蓝色墙面再加上地面。为保证全景镜头的使用，照射在蓝背景上面的光线要均匀。为了保证色键效果最好，要使用纯正的色键蓝色。蓝背景的空间大小，应该能保证可容纳全部道具并且可以使主持人有足够的活动区域。虚拟演播室中的背景图像可以是动态的，也可以是静止的。利用最多的是虚拟场景，也就是由计算机创作的三维图形。在虚拟演播室中，首先要对场景中的所有物体进行建模，也就是设计物体的外形和尺寸，这与计算机辅助设计很相似：在建立一个模型的同时，计算机将他们分解成许多个多边形，一般是三角形，然后定义一个轮廓，在每个多边形上施加材质，可以是简单的颜色，也可以是材料。北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案7再把图像或照片施加在多边形上，以产生更逼真的效果。衡量一个场景的复杂程度其中主要一点是看这个场景中所包含的形的数目，而场景制作的越复杂，对系统的三维渲染能力要求也会相应提高。大洋MagicSet3D软件的场景制作功能包括虚拟物件控制模块和动作编辑模块两部分。其中，虚拟物件控制模块可以对虚拟场景中每个独立的虚拟物件进行单独的调整，或者对多个物件进行编组后一起进行调整，可以调整该物件的大小、位置和朝向等等，例如将一个电视墙从画左移动到画中，只需用鼠标选中电视墙所包括的所有物件进行编组，然后用鼠标拖动至目的地（或者通过修改位置坐标进行调整）即可；这样可以大大节省节目编导在调整场景方面所花的时间和精力。在这里应该着重指出的是，MagicSet3D系统提供的虚拟物件是三维物体，场景和物件的尺寸都是根据演播室的实际大小而设计的。例如某个演播室中的蓝箱长、宽、高分别为5米、5米和3.5米，则在虚拟场景设计时可将场景大小定义5米*5米*3.5米甚至更大，场景中的所有虚拟物件都按照实际的尺寸进行定制，这样可以做到虚拟场景与实景和主持人的尺寸大小相符，便于操作人员随时进行调整。虚拟物件的动作编辑模块：由于真三维虚拟演播室系统处理的是三维场景模型，因此我们可以在系统中设定某个虚拟物件或某个物件编组的动作，包括设置物件的平移、旋转和缩放等等。使用者在拍摄之前将需要定制的动作按照时间码设置完成，按照界面上的动作设置定义为F1、F2……等等。为了便于拍摄过程中对虚拟物件动作的控制，我们专门设计了一个操作控制台。在操作控制台中有一个特定的动作控制区域，该区域中的F1、F2等按键与MagicSet3D软件操作界面的动作设置完全相同，在拍摄过程中无需用鼠标和键盘进行操作。2.2.3键信号处理与图像合成色键器在虚拟演播室中的色键处理流程中完成的主要工作是从摄像机所提供前景信号中提取出键信号使主体人物同色键背景分离。色键器的质量对虚拟演播室节目质量影响相当大，它除了与蓝背景、制作环境灯光和摄像机有一定关系之外，色键器本身的质量也会影响节目质量。北京中科大洋科技发展股份有限公司大洋虚拟演播室系统方案8图1-1色键抠像原理图在摄像机运动参数的控制下，背景生成装置对制作好的背景信号进行处理，实时生成与前景有正确透视关系的背景图像。前景与背景的混合是通过色键合成器来完成的。使用清晰的、亮度平坦的颜色信号可以被演算，使前景和背景分离，然后把演算后的信号用于另一个不同的背景。使用线性键可以