西安华视虚拟演播室

随着电视技术的不断发展和计算机技术在电视制作和播出上的广泛应用，电视设备向着系统智能化、数字化、动态化和网络化方向发展。

当今，电视观众对电视节目的艺术效果要求越来越高，这就要求电视节目制作的手段要越来越丰富。传统的演播室要拍摄节目，不但要花费大量时间、金钱、精力去布置场景，而且还有大量的设计和基建工作，搞得制作人员焦头烂额。一旦需要更换节目场景，又要重新布置演播室，更是费时费力又费钱。然而，虚拟演播室系统的出现，所有问题就迎刃而解了。

虚拟演播室是近几年发展起来的一种独特的电视节目制作技术。它的实质是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，使人物与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者完美融合，以获得真实的画面。只要利用摄影棚中的一小部分空间搭配蓝色或绿色背景，加上摄影灯光，把人物的全身、或半身景拍下即可。然后通过虚拟设备合成，使得前景中的主持人看起来完全融合于计算机所产生的三维虚拟场景中，而且能在其中运动，从而创造出逼真的、立体感很强的电视演播室效果。

英语有句话可以很好的概括虚拟演播室的功能：“The only limit is imagination.”意思是唯一的局限性就是能否想到，由此可见虚拟演播室系统功能多么强大。

虚拟演播室系统是以视频流的软件图像处理为主，软硬件结合，涉及电子、机械、计算机、图像处理、光学、控制算法等众多领域的一种复杂系统，有很多硬件设备可以选用，也有很多设计方案可以实施，不同的设计方案会出现不同的效果。因此如何选择一种最为经济实用、高效、功能强大、易于接受的方案是用户的最大难题，同时这也是设计者的首要任务。

华视“精灵8000”真三维虚拟演播室系统是目前世界上渲染能力最强的虚拟演播室，是国内首家具有广播级图像输出的真三维虚拟演播室。系统具有三维空间、三维模型和三维跟踪，广播级图像输出，可同时实时渲染数十万个三角图片、两百多兆纹理贴图、八盏全部类型的灯光及指数型光照模型、多路活动视频，因此可以实现大场景、精细化、色彩丰富、任意组合的虚拟灯光效果及特技效果的虚拟场景，系统稳定性强，建模人员可以无所顾及的以任意复杂度逼真建模。系统的功能极为强大，四视图轨迹编辑，基于时轨的播出控制，任意虚拟物体、虚拟灯光、特技效果均可按场频进行任意运动、旋转和缩放，而且它们的属性也都可以实时调整。系统具有世界上最好的跟踪系统，具有瞬间初始化定位，无需任何测量、稳定好、抗干扰能力强、精度高、频响快等特点。

二、系统综述

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？如何在现有的标清环境下选择面向未来的高清系统而不浪费投资？西安华视科技有限公司推出创新虚拟演播室系统——华视“精灵8000”，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。

华视“精灵8000”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，使用华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统，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，华视“精灵8000”三维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，华视“精灵8000”三维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、系统设计方案

用户的需求是我公司设计方案最重要的前提，而成熟、先进的技术和今后技术的发展趋势是我们设计方案的依据，这两者的完美结合则是我们在设计该系统时的目标。

系统设计坚持“技术的先进性，使用的实用性，价格的合理性”的原则。在满足节目录制要求的情况下，充分考虑系统的可用性、规范性、可靠性、安全性、兼容性，同时具有系统的先进性、良好的升级、扩展能力，我们的目标是：满足用户需求、照顾长远利益、为用户提供性价比最优化的系统。

随着电视业和计算机技术的极速发展，高清制作和播出的要求也离我们越来越近，虚拟演播室的更新步伐不断加快，大家对节目的制作水平和信号质量要求不断提高，华视“精灵8000”三维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

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统是西安华视电子科技有限公司在国外虚拟现实软件的基础上开发而来的真三维虚拟演播室系统，该系统是针对市场反馈，专为广电和电教系统应用量身定做和特别优化设计。

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统，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。如果用户习惯使用传感器系统时可通过增加传感器实现传统虚拟演播室功能。

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统一开始设计就采用HDSDI高清输入，并能兼容标清输入。在用户预算可能的情况下可以直接使用高清设备，并实现高清、标清、N制、P制混合输入。并在此基础上开发出基于模拟及HDMI接口输入的配套产品,以满足不同经济条件的用户的个性化需求。

2、功能完整性

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统集成了色键器、切换台等多种功能；系统采用独有的虚拟摄像机结构，您无需增添昂贵的摄像机动作传感器；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；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

合理的性价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价比和最优化的设计。

使用华视“精灵8000”三维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。能更好的节约人力，时间，空间，金钱、人员等等。

华视“精灵8000”三维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。使用华视“精灵8000”三维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。系统可支持一路高清视频信号输入，并模拟出3个真实摄像机迅道效果。您只需一部摄像机就能达到三讯道演播室效果。在模拟和HDMI接口的系统内，也同样也以满足这样的效果。

4、安全可靠性

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统设计时就考虑到应该具有高度的安全可靠性和兼容性。基于开放的操作系统对计算机的硬件具有高度兼容性，不会因为硬件发展时带来风险。视频系统的独立输入通道的设计结构，使每个输入通道独立设置和运行，互不影响和干扰。

5、操作灵活性

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统设计简洁,切换台方式的界面风格使设备操作简单灵活。简单易用的操作界面，减少了操作者的培训时间。使用者只需在键盘上或拖放鼠标，便可实现系统功能的所有操作。

6、系统可升级和扩展性

华视“精灵8000”三维虚拟演播室系统采用可扩展式结构设计，具有极好的扩展性，系统的升级扩展如同搭积木一样方便，增加输入通道和功能只是增加一套板卡和软件即可，对系统的安全性、稳定性没有丝毫影响。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。当计算机发展时通过升级计算机就可对系统性能进行性能升级。高清系统最多可支持8路视频信号输入，模拟和HDMI系统最多支持4路视频信号输入。

四、方案设计重点

1、系统可用性。

虚拟演播室系统在新闻、谈访、讲座节目等演员不太多的栏目，可节省搭建实际场景的所有费用，且多个栏目共用同一演播室，缩短周期，还能实现小演播室无法实现的功能，提高创意，能够根据电视台节目录制的实际要求进行开发，实现与电视台实际工作的高度结合，切实提高工作效率。

2、系统的可靠性。

系统采用成熟的先进技术，关键部件选用进口顶级设备，因此整个系统的硬件与软件能够长期稳定运行。系统在具备能长期和稳定工作的能力下，适应录制节目的广播级要求。所提供的单项设备及系统能完全满足投标文件中所要求的平均无故障时间、可利用率等指标要求。系统安全、可靠、稳定的运行，才能提供优质服务，真正实现系统的价值。

3、系统的兼容性。

可与用户的所有摄象机配套使用，信号可直接送至非编、录象机、特技切换台或网络设备，对演播室灯光无任何苛刻要求，能够实现与各种类型的演播室的系统进行连接。

4、系统的先进性

系统采用先进的计算机图像处理技术，高质量色键合成技术，利用国内外最新技术和成功经验，选择开发先进、实用的软硬件设备，充分集成为先进的整体系统；依靠着强大的科研实力，在国际上具有独特的先进性。

5、系统的性能价格比。

整个系统的性价比高。系统操作简单维护量少，软件可以轻松升级并向下兼容，主要通过四个方面显示其经济性：系统本身的价格、系统开通后的维护和运行代价、在系统实施现场的特殊要求所需的费用、系统在与其他系统集成时所需的有关软件的开发，硬件接口等所需费用。系统具有最佳的性能价格比。

6、系统的扩展性。

我公司自主开发的系统控制软件真正做到了全系统没有一个操作开关，一切操作均由鼠标在显示屏上通过系统控制汉化界面完成，系统在软/硬件结构设计方面，采用模块化的程序设计、模块化的系统硬件配置、模块化的虚拟节目创作方式。软硬件升级换代方便可靠，便于扩展，以适应未来发展需要。

7、系统的安全性；

系统的各个环节提供安全保密措施，确保制作、输出的安全性。

产品规格