系統(tǒng)概述

　　系統(tǒng)匯聚了國內(nèi)外在虛擬演播室及虛擬仿真領(lǐng)域的一些專家，技術(shù)上依托于西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)*的圖形圖像處理技術(shù)，公司的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi){借著開發(fā)廣電行業(yè)數(shù)字化視頻產(chǎn)品的豐富經(jīng)驗(yàn)和對圖像處理多年的技術(shù)積累，再加上對數(shù)字化虛擬演播室系統(tǒng)的長達(dá)二十多年的持續(xù)不斷的開發(fā)研究，所開發(fā)的TOP3D-SET系列三維虛擬演播室系統(tǒng)是目前世界上渲染能力、成熟、完善的虛擬演播室，同時(shí)提供了的視頻圖像質(zhì)量和強(qiáng)大的功能模塊。系統(tǒng)針對客戶的不同需求提供了業(yè)內(nèi)完善的系統(tǒng)配置，可以按攝像機(jī)機(jī)位數(shù)（單機(jī)位/多機(jī)位）、合成輸出通道數(shù)（單通道/多通道）、攝像機(jī)跟蹤參數(shù)采集數(shù)（單機(jī)位跟蹤/多機(jī)位跟蹤/固定機(jī)位跟蹤/移動機(jī)位跟蹤）、視頻信號格式（全DV、HDV、Y/C、YUV、SD SDI、HD SDI虛擬系統(tǒng)或任意組合）、主持人景深識別系統(tǒng)、獨(dú)立預(yù)監(jiān)模塊（用于機(jī)位數(shù)多于通道數(shù)時(shí)的實(shí)時(shí)合成預(yù)監(jiān)）、外視頻采集模塊以及因?yàn)橄到y(tǒng)的渲染能力而搭配的視頻服務(wù)器的數(shù)量等進(jìn)行不同的組合和配置，具有的性價(jià)比，而且所有的組合配置均按模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于用戶的系統(tǒng)升級和原有設(shè)備的保值。 TOP3D-SET虛擬演播室系統(tǒng)采用擁有*自主知識產(chǎn)權(quán)的新型真三維渲染引擎、攝像機(jī)跟蹤、移動機(jī)位跟蹤、全新的CS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使虛擬演播室實(shí)時(shí)渲染負(fù)載指標(biāo)、跟蹤自由度和精度等特征性指標(biāo)達(dá)到了水平。

　　TOP3D-SET虛擬演播室系統(tǒng)的全部硬件設(shè)備均選用業(yè)內(nèi)廠商的硬件設(shè)備，以的增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，因而的減少硬件故障的售后服務(wù)；在虛擬演播室系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——色鍵器的選擇上，TOP3D-SET虛擬演播室系統(tǒng)支持國內(nèi)外任何一種外置式色鍵器，并支持業(yè)內(nèi)色鍵——美國高創(chuàng)SMARTMATTE 系列色鍵，實(shí)現(xiàn)了在光照情況不好的情況下1%像素精度去黑邊、邊緣柔化、邊緣銳化等功能，而且在機(jī)位數(shù)多于通道數(shù)的情況可以實(shí)現(xiàn)每個機(jī)位對應(yīng)獨(dú)立的色鍵參數(shù)，并保證機(jī)位切換時(shí)前景主持人、虛擬背景和色鍵參數(shù)同幀切換，解決了其它系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)所有機(jī)位共用一組色鍵參數(shù)的難題，的保證了摳像的效果。 TOP3D-SET虛擬演播室系統(tǒng)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于影視節(jié)目制作（新聞節(jié)目、天氣預(yù)報(bào)節(jié)目、證券交易節(jié)目、訪談對話類節(jié)目、少兒節(jié)目、娛樂節(jié)目、室內(nèi)劇制作等）、多媒體遠(yuǎn)程教育、課件制作、虛擬廣告、軍事訓(xùn)練、影視廣告制作、藝術(shù)影廊、虛擬數(shù)字重播（體育實(shí)況分析、轉(zhuǎn)播、節(jié)目評述）、視頻會議、氣象、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。

1.系統(tǒng)的軟件界面分兩種工作模式：編輯模式，主要用于播出列表的預(yù)先編輯，播出模式，將播出列表實(shí)時(shí)播出。系統(tǒng)的編輯 界面采用三維四視圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，非常近似于通用動畫軟件3DMAX的界面風(fēng)格，使稍有電腦動畫基礎(chǔ)的人就可以輕松上手。 且界面操作簡單易學(xué)。

2.系統(tǒng)的播出界面采用的具有基于時(shí)間線軌跡編輯播出的功能強(qiáng)大、靈活的播出控制，象非線編一樣的基于時(shí)軌的播出控 制，使得各種復(fù)雜的播出控制功能參數(shù)的調(diào)節(jié)非常方便、直觀。

3.系統(tǒng)具備強(qiáng)大的圖形渲染能力，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的攝像機(jī)參數(shù)信號對復(fù)雜的場景進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染。系統(tǒng)可以同時(shí)渲染數(shù)十萬個三 角形面片和400M以上的紋理貼圖，實(shí)現(xiàn)了8位的全場景反走樣，實(shí)現(xiàn)動態(tài)陰影、全場景霧化、動態(tài)燈光、多路活動視頻等功 能并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定；

4.系統(tǒng)所見即所得的動畫設(shè)計(jì)和虛擬物件的實(shí)時(shí)調(diào)整，真實(shí)感強(qiáng)，能夠與前景信號、掩膜信號較好地融合，并可根據(jù)虛擬物體 的空間位置自動實(shí)時(shí)掩模物件保證正確的遮擋關(guān)系；

5.系統(tǒng)支持在虛擬場景中開數(shù)十路虛擬視頻回放窗口，窗口中可以實(shí)時(shí)回放最多6路不同信號源的外視頻節(jié)目。電視墻中的畫 面以場頻速度實(shí)時(shí)生成，軟件可以實(shí)時(shí)對電視回放窗進(jìn)行隨意的移動和變形處理，把窗口設(shè)計(jì)為圓弧、球面等任意特殊的形 狀效果。系統(tǒng)還具備視頻窗的特技功能，可以實(shí)現(xiàn)虛擬視頻窗與全屏幕視頻畫面的自由切換、視頻窗的飛入、飛出等特技。

6.場景中所有物體既可以采用三維建模軟件設(shè)計(jì)制作的三維模型，也可以是場景中實(shí)時(shí)生成的動畫效果，每個虛擬物體都可以 結(jié)合場景的需求實(shí)時(shí)做出旋轉(zhuǎn)、移動、縮放、變形等動態(tài)調(diào)整，可以極大地豐富場景的真實(shí)感與活潑感。

7.TOP3D-SET可以基于四視圖獨(dú)立編輯動畫軌跡，動畫軌跡作為獨(dú)立的事件存在，可以基于關(guān)鍵幀進(jìn)行編輯每一個節(jié)點(diǎn)的位 置、姿態(tài)、縮放比例等9個參數(shù)。虛擬場景中的每個虛擬物體、、燈光等都可以和動畫軌跡相關(guān)聯(lián)，并在時(shí)軌上編輯事 件，以決定虛擬物體什么時(shí)候以多快的速度沿動畫軌跡運(yùn)動；

8.TOP3D-SET對遮擋層無限制，當(dāng)虛擬物體到虛擬攝像機(jī)的距離小于演員到真實(shí)攝像機(jī)的距離時(shí)，虛擬物體自動出現(xiàn)在人前， 反之，自動出現(xiàn)在人后，掩模是自動生成的；系統(tǒng)提供8盞虛擬燈光，可以分別對虛擬燈光的顏色、位置方向、衰減等屬性

9.為了使節(jié)目畫面更加豐富，TOP3D-SET系統(tǒng)內(nèi)嵌了可以生成雨雪、落葉、*、游動的魚、飛行的蝴蝶等效果的虛擬。 物體同三維物體一樣，可以實(shí)時(shí)改變自身的三維空間坐標(biāo)、空間姿態(tài)參數(shù)和空間縮放參數(shù)，并可在時(shí)軌上沿特定軌跡 運(yùn)動，將這些景觀添加到拍攝場景中，可以更好的烘托出不同風(fēng)格節(jié)目的現(xiàn)場氣氛。TOP3D-SET還具有全場景霧化功能， 霧的濃度、顏色、衰減等參數(shù)均可實(shí)時(shí)調(diào)整，為節(jié)目的拍攝增加了真實(shí)感。

10.系統(tǒng)采用CS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，任意配置下，只需在一個操作界面下進(jìn)行操作和編輯；

11.系統(tǒng)基于Microsoft渲染平臺，運(yùn)用了大量的優(yōu)化算法，保證限度地發(fā)揮視頻服務(wù)器的硬件渲染性能；采用 基于硬件加速的三線性濾波和全場景反走樣技術(shù)，保證得到的畫面質(zhì)量光滑細(xì)膩；對場景中的物件紋理貼圖采用了 MipMap處理技術(shù)，從而保證了動態(tài)物件的紋理不會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，得到流暢精致的節(jié)目畫面。

12.TOP3D-SET系統(tǒng)基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)，內(nèi)部使用全數(shù)字高性能高品質(zhì)的渲染平臺，渲染32位的真彩色、帶alpha通道 的三維場景，可以對虛擬場景中任何物件做半透明處理，并可以結(jié)合虛擬燈光制作出惟妙惟肖的光感透明效果。

13.系統(tǒng)建立了開放式的數(shù)據(jù)接口，可直接讀取.3ds三維建模文件，支持應(yīng)用3D Max、Maya、Softimage 3D等國際的三 維建模軟件制作的三維場景。

14.TOP3D-SET對虛擬大屏幕內(nèi)部進(jìn)行三線性濾波*消除了鏡頭推拉時(shí)虛擬大屏幕內(nèi)部視頻紋理閃爍的問題，對大屏幕邊緣 專門進(jìn)行多重采樣濾波的方式來進(jìn)行邊緣抗鋸齒運(yùn)算，從而使得虛擬大屏幕運(yùn)動過程中邊緣光滑無明顯鋸齒，大屏幕內(nèi)視 頻信號清晰無閃爍。同時(shí)，TOP3D-SET可以基于時(shí)間線對虛擬大屏幕的播放內(nèi)容、運(yùn)動軌跡、縮放、旋轉(zhuǎn)等參數(shù)自由設(shè) 定，豐富了節(jié)目內(nèi)容和表達(dá)方法；并且系統(tǒng)中的活動視頻信號可以貼在虛擬場景中任意物件表面上，如虛擬電視屏幕上、 門、地板、窗戶等。

TOP3D-SET系統(tǒng)的硬件性能

●TOP3D-SET系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)的可以基于任何電腦進(jìn)行視頻圖像渲染并輸出的虛擬演播室系統(tǒng)，具有視頻圖像工作站和視頻板 卡的無關(guān)性，因此我們總是可以選用的視頻圖像工作站從而使得系統(tǒng)的渲染能力大副提高，充分享用了主板、 CPU、顯卡、內(nèi)存等的飛速發(fā)展帶來的*。系統(tǒng)的視頻輸出采用MATROX DSX IO卡，提供了業(yè)內(nèi)的視頻圖像質(zhì)量。

●系統(tǒng)支持各種內(nèi)置、外置色鍵器，可以和國內(nèi)外任何一家的色鍵器進(jìn)行匹配，支持業(yè)內(nèi)色鍵——高創(chuàng) SMARTMATTE 系列色鍵。

●高精密度機(jī)械傳感器系統(tǒng)：TOP3D-SET的跟蹤系統(tǒng)采用的是光柵旋轉(zhuǎn)編碼器的高精度參數(shù)采集系統(tǒng)，采用8M頻響的采集電 路，以高精度、高速度實(shí)時(shí)采集和傳輸平搖、俯仰和變焦等參數(shù)。結(jié)合事先設(shè)置好的攝像機(jī)機(jī)位的X、Y、Z位置坐標(biāo)參數(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)快速推、拉、搖等任意方式的固定機(jī)位變化，畫面精確同步，*任何撕裂、抖動或前后景錯位等現(xiàn)象。 *的光柵旋轉(zhuǎn)編碼器，采用遠(yuǎn)端低電壓供電的模式，信號抗干擾性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)（可以到300米），安全方便。 跟蹤系統(tǒng)對實(shí)景演播室無任何要求，可以實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)及任意運(yùn)動，對TOP3D-SET系統(tǒng)的色鍵摳像效果無任何影響。

TOP3D-SET系統(tǒng)*和顯著的功能特點(diǎn)

1、*的高精度跟蹤技術(shù)

●8M頻響的采集電路保證系統(tǒng)高精度高速度的跟蹤指標(biāo)。

●攝像機(jī)機(jī)位數(shù)目可擴(kuò)展，每個機(jī)位可自由地對虛擬攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤。

●系統(tǒng)采用機(jī)械跟蹤方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對機(jī)位前后、左右、上下移動和變焦、平搖、俯仰、旋轉(zhuǎn)任意運(yùn)動的高精度跟蹤和高

●攝像機(jī)在演播室里可360度任意旋轉(zhuǎn)和移動，實(shí)現(xiàn)高速度高精度跟蹤。

●系統(tǒng)跟蹤不受舞臺燈光、電磁波、聲波及熱光源的影響。

●節(jié)目主持人在藍(lán)箱中任意走動時(shí)跟蹤精度和跟蹤速度不受影響。

●多個主持人同時(shí)在藍(lán)箱中活動時(shí)，每個主持人均能與虛擬場景保持正確的跟蹤關(guān)系。

●多個虛擬大屏幕、多個虛擬物體、多個虛擬在跟蹤中均能與虛擬演播室、節(jié)目主持人保持正確的空間位置關(guān)系和 空間透視關(guān)系。

● 每個攝像機(jī)對虛擬場景的跟蹤*獨(dú)立。

●經(jīng)過任意多次的切換，每個攝像機(jī)對虛擬場景的跟蹤效果絲毫不受影響。

2、三維渲染技術(shù)目前世界上速度、功能大的三維渲染引擎。

● 系統(tǒng)采用的并行PCI-E架構(gòu)的圖形工作站以及Matrox 的采集板卡，保證系統(tǒng)盡享工作站硬件迅猛發(fā)展的 全部優(yōu)勢，使得系統(tǒng)渲染能力自動提高；

● 實(shí)時(shí)渲染面數(shù)超出世界上其它產(chǎn)品10倍以上，因此具有以下優(yōu)點(diǎn)： 場景建模無約束； 大幅面、大場景、精細(xì)化、多，任意發(fā)揮； 便于在復(fù)雜場景下實(shí)現(xiàn)動態(tài)陰影、全場景霧化、動態(tài)燈光、多路活動外視頻和動畫等計(jì)算量繁重的功能； 系統(tǒng)操作實(shí)用性、可靠性和穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。

● 系統(tǒng)軟件與硬件無關(guān)性，隨著硬件升級換代，系統(tǒng)渲染能力自動增強(qiáng)。

3、*的虛擬大屏幕任意位置播放效果系統(tǒng)的虛擬大屏幕電視墻可以播放在虛擬場景的任意物體表面或者空中，可以在時(shí) 間線上編輯控制，也可以無限制循環(huán)播放。三維虛擬場景中的所有虛擬物體的紋理貼圖可以實(shí)時(shí)更換。

4、*的素材庫管理模塊系統(tǒng)屏棄了自定義素材庫管理的模式，直接采用讀去Windows資源管理器的方式，用戶可以在 Windows資源管理器下直接對素材管理，使得對素材庫的管理更加方便。

5、*的色鍵參數(shù)和機(jī)位對應(yīng)功能對于機(jī)位數(shù)多于通道數(shù)的虛擬演播室系統(tǒng)，例如多機(jī)位單通道系統(tǒng)，每個機(jī)位對應(yīng)一組獨(dú) 立的色鍵參數(shù)，并且機(jī)位切換時(shí)，主持人前景、虛擬背景和色鍵參數(shù)同幀切換，保證每個機(jī)位的摳像效果達(dá)到，在實(shí) 際應(yīng)用中非常重要。

6、*的任意物體透明功能三維虛擬場景中的所有虛擬物體都可以是半透明的，三維虛擬場景中的所有虛擬、活動視頻 也可以是半透明的，而且透明度可以在時(shí)間線上任意編輯，極大的豐富了系統(tǒng)的視覺效果。

7、*的氣象模塊提供開放的數(shù)據(jù)接口及多個氣象制作模塊，能夠直接制作完成專業(yè)氣象節(jié)目，系統(tǒng)可以直接制作出相關(guān)地 區(qū)的氣象狀況，如該地區(qū)的云圖、降雨、風(fēng)力等氣象總體趨勢分析。氣象模板的編輯、修改十分方便。

8、*的遮擋和自動深度遮擋結(jié)合的功能系統(tǒng)為了方便實(shí)現(xiàn)主持人在虛擬場景中的任意穿越，提供兩種遮擋模式：物體遮擋——可以場景中任意某個虛擬物體總是在人前或人后；自動深度遮擋——當(dāng)虛擬物體到虛擬攝像機(jī)的距 離小于演員到真實(shí)攝像機(jī)的距離時(shí)，虛擬物體自動出現(xiàn)在人前，反之，自動出現(xiàn)在人后，掩模是自動生成的；

9、*的全場景任意物體沿時(shí)間線的任意編輯播出

● 系統(tǒng)中的所有虛擬物體、活動視頻、特技效果、虛擬燈光等的運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)、縮放都可以在時(shí)間線上按幀編輯，都可以 沿任意軌跡運(yùn)動；軌跡曲線作為獨(dú)立的事件存在，可以平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，可以按關(guān)鍵幀點(diǎn)進(jìn)行編輯，可以和任意物 體相關(guān)聯(lián)以便于編輯；軌跡曲線可以被關(guān)聯(lián)任意物體，運(yùn)動速度也可以任意調(diào)節(jié)；

● 虛擬燈光不僅位置、姿態(tài)、顏色等全部屬性可調(diào)，也可以在時(shí)間線上任意變化；

● 活動視頻、特技效果的透明度也可以在時(shí)間線上任意編輯，可以實(shí)現(xiàn)淡入淡出等效果；

10、*的虛擬相機(jī)瀏覽功能由于系統(tǒng)具有*的渲染能力，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大幅面、大場景的精細(xì)化建模，因此系統(tǒng)添加了 虛擬相機(jī)瀏覽功能，虛擬攝象機(jī)可以在場景中沿任意軌跡瀏覽，并可在時(shí)間線上任意編輯。

11、*的真三維、兩維半虛擬場景模型兼容風(fēng)格系統(tǒng)同時(shí)提供真三維虛擬演播室系統(tǒng)和兩維半虛擬演播室系統(tǒng)兩套軟件， 因此系統(tǒng)不僅可以直接讀取3DMax、MaYA等3D建模軟件生成的3DS格式的三維模型文件而無需任何轉(zhuǎn)換，而且也可以 直接采用數(shù)碼相機(jī)拍攝或網(wǎng)上下載的任意一幅平面圖像做虛擬背景輸出同樣無需任何轉(zhuǎn)換，兩維半虛擬場景中也支持三 維物體，極大的方便了在不同場合下虛擬演播室的應(yīng)用。

12、簡單、易學(xué)、功能強(qiáng)大的界面風(fēng)格系統(tǒng)采用Windows 2003的界面編程風(fēng)格，所有的窗口都可以自由拖動放、縮放、 顯示隱藏；系統(tǒng)自動保存上次的開機(jī)界面，每個操作者都可以保留自己喜歡的界面風(fēng)格；時(shí)軌線、屬性窗、四視圖界面 窗中的屬性顏色都可以隨時(shí)以便于找到自己要編輯的對象；所有的虛擬物體都可以顯示/隱藏以便于系統(tǒng)的復(fù)雜編 輯。

13、豐富完善的產(chǎn)品系列、獨(dú)立的模塊配置系統(tǒng)支持單機(jī)位/多機(jī)位，單通道/多通道，多對一架構(gòu)/單對單架構(gòu)，固定機(jī)位跟 蹤/移動機(jī)位跟蹤， SD SDI、模擬分量、Y/C、復(fù)合、DV等全部格式，自動景深識別系統(tǒng)等全部系列的虛擬演播室的配 置，而且配置間的模塊*獨(dú)立，硬件系統(tǒng)采用積木式的搭建，便于系統(tǒng)升級和原有設(shè)備的保值。

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