目前对虚拟演播室系统优劣的评判各家都有不同的说法,我们认为系统的功能特点多些或少些并不是起决定性作用的,而且很多功能特点是纯软件的,根据用户的要求可以改进或添加。评价虚拟系统优劣的主要指标,我们认为应该依次为图像的输出质量、系统的稳定性、系统的功能特点、使用的方便性,而这些指标的差异则主要体现在渲染能力、视频输出板卡及跟踪系统,下面我们对几个关键点做重点阐述。


1.1.1 渲染能力不同对系统造成的影响
渲染能力低下导致的问题体现在:场景复杂度低——不能实现大场景、精细化建模,因此场景不能出现比较复杂的三维物体,并要求尽量不要出现曲线和曲面(否则当镜头变焦时曲线及曲面则变成了多边形和多面体)。国内外其它厂家的3D虚拟系统,由于软件存在差别,在实际应用中要非常受限,只能做简单模型,给建模造成极大约束,使虚拟场景看上去缺乏真实感,同时,由于受显卡显存的限制,纹理贴图的容量很小,因此表现出虚拟背景的色彩不够丰富,只能使用单色类较为简单的贴图,像一些色彩丰富、精细的景观贴图就很难表达。其次,由于每加一盏灯光系统的渲染量成倍增加,因此环境中的灯光的数量会受到限制,而且光照模型也只能是较为简单,但是虚拟背景的美观、真实程度在很大程度上取决于光照的数量、类型及光照模型本身,因此,显卡渲染能力不够会严重影响背景的生成效果。再者,由于雾化、阴影等特技效果非常消耗渲染系统的资源,因此在实际应用中各种特技效果很难使用。最终,由于上述各种效果是相互关联的,渲染能力不够会影响上述的各种指标,同时导致系统在建模和使用时要很小心,场景稍一复杂、色彩过于丰富、使用时加入的活动视频及特技效果过多、灯光的数量稍多或光照模型稍微复杂就会导致系统就不稳定,容易出现抖动、跟踪滑步等现象。因此渲染能力低下的系统在使用时极为不便,使得场景的精细度、复杂度、光照效果、稳定性大打折扣。


1.1.2 视频输出板卡所造成的图像差别
国内厂家开发的视频输出板卡,其视频输出达不到广播级输出,视觉表现为:色彩暗淡,彩色信号损失严重,尤其是红色等低频信号,色彩还原不准确,像素损失严重,尤其是对字体的转换,会导致字体模糊不清。同一图像虚拟背景视频输出和两维半系统的非编卡的视频输出对比就会发现此现象非常明显。造成这种现象的原因是PC到TV的转换是一个世界级难题,Matrox公司之所以能成为世界级的大公司,正是因为它的板卡视频输出的广播级图像质量,而并非是它的显卡渲染速度占优,简单的从显卡的显存取出图像然后进行SDI视频转换是不行的。


1.1.3 跟踪方案的对比
跟踪系统采用对云台的机械改造来实现虚拟演播室系统中的机位跟踪,可较好的实现机位跟踪效果。基于光栅旋转编码器机械设计方案的虚拟演播室机位跟踪是一种国内外常见的简单、可靠且高精度的移动机位跟踪解决方案,系统以8M的频响在毫秒级的时间内就完成系统的跟踪采集和计算,可以计算出摄像机的平移、上下和前后的运动参数,性能稳定可靠,无累计误差,抗干扰能力强,不影响系统的图像输出效果,同时,在以任意速度运动都可以保证摄像机运动平滑,绝无滑步和抖动现象。摄像机可以在任意位置使用跟踪,初始化定位无需任何测量。



1.2虚拟演播室系统功能特点








1.2.1 DAKO-VS880系统强大的软件功能
1. 系统的软件界面分两种工作模式:编辑模式,主要用于播出列表的预先编辑,播出模式,将播出列表实时播出。系统的编辑界面采用三维四视图的结构设计,非常近似于通用动画软件3DMAX的界面风格,使稍有电脑动画基础的人就可以轻松上手,且界面操作简单易学。
2. 系统具有与非线性编辑相同的时间线轨迹编辑播出功能,使得功能参数调节直观简洁,且播出控制方便灵活。
3. 系统具备强大的图形渲染能力,根据实时采集的摄像机参数信号对复杂的场景进行实时渲染。系统可以同时渲染200万个三角形面片和600M以上的纹理贴图,实现了8位的全场景反走样,实现动态阴影、全场景雾化、动态灯光、多路活动视频等功能,并同时保证系统的稳定。
4. 系统“所见即所得”的动画设计和虚拟物件的实时调整,真实感强,能与前景信号、掩膜信号较好地融合,并可根据虚拟物体的空间位置自动实时指定掩模物件,保证正确的遮挡关系。
5. 系统支持在虚拟场景中开数十路虚拟视频回放窗口,窗口中可实时回放最多6路不同信号源的外视频节目。电视墙中的画面以场频速度实时生成,软件可实时对电视回放窗口进行随意的移动及变形,把窗口设计为圆弧、球面等任意特殊的形状。系统还具备视频窗的特技功能,可以实现虚拟视频窗与全屏幕视频画面的自由切换、视频窗的飞入及飞出等特技。
6. 场景中所有物体既可采用三维建模软件设计制作的三维模型,也可采用场景中实时生成的动画效果,每个虚拟物体都可以结合场景的需求实时做出旋转、移动、缩放、变形等动态调整,可极大地增强场景的真实感。
7. DAKO-VS880系统可基于四视图独立编辑动画轨迹,动画轨迹作为独立的事件存在,同时也可基于关键帧对每一个节点的位置、姿态、缩放比例等9个参数进行编辑。虚拟场景中的每个虚拟物体、特效及灯光等都可以和动画轨迹相关联,并在时轨上编辑事件,以决定虚拟物体什么时候以多快的速度沿动画轨迹运动。
8. DAKO-VS880对遮挡层无限制,当虚拟物体到虚拟摄像机的距离小于演员到真实摄像机的距离时,虚拟物体自动出现在人前,反之,则出现在人后。掩模是自动生成的,系统提供8盏虚拟灯光,可以分别对虚拟灯光的颜色、位置、方向、衰减等属性分别调整,同时,虚拟灯光还可以沿轨迹运动,极大的丰富了场景的灯光效果。
9. 为了使节目画面更加丰富,DAKO-VS880系统内嵌了可生成雨雪、落叶、礼花、游动的鱼、飞行的蝴蝶等效果的虚拟特效模块。特效物体同三维物体一样,可实时改变自身的三维空间坐标、空间姿态参数和空间缩放参数,并可在时轨上沿特定轨迹运动,将这些特效添加到拍摄场景中,可以更好的烘托出不同风格节目的场景气氛。DAKO-VS880系统还具有全场景雾化功能,雾的浓度、颜色、衰减等参数均可实时调整,为节目的拍摄增添了真实感。
10. 系统采用CS结构设计,任意配置下,均只需在一个操作界面下进行操作或编辑。
11. 系统基于Microsoft最新渲染平台,运用了大量的优化算法,保证最大限度地发挥顶级的视频服务器硬件渲染性能,采用基于硬件加速的三线性滤波和全场景反走样技术,保证得到的画面质量光滑细腻,同时,又对场景中的物件纹理贴图采用了MipMap处理技术,从而保证了动态物件的纹理不会产生抖动现象,得到流畅精致的节目画面。
12. DAKO-VS880系统基于WINDOWS XP操作系统,内部使用全数字高品质性能的渲染平台,渲染32位的真彩色、带alpha通道的三维场景,同时,也可对虚拟场景中任何物件做半透明处理,并可结合虚拟灯光制作出惟妙惟肖的光感透明效果。
13. 系统建立了开放式的数据接口,可直接读取3ds三维建模文件,支持3D Max、Maya、Softimage 3D等国际著名的三维建模软件所制作的三维场景。
14. DAKO-VS880系统对虚拟大屏幕内部进行三线性滤波,并完全消除了镜头推拉时虚拟大屏幕内部视频纹理闪烁的问题,对大屏幕边缘专门以多重采样滤波的方式来进行边缘抗锯齿运算,从而使得虚拟大屏幕运动过程中边缘光滑无明显锯齿,大屏幕内视频信号清晰无闪烁。同时,DAKO-VS880系统可以基于时间线对虚拟大屏幕的播放内容、运动轨迹、缩放、旋转等参数自由设定,丰富了节目内容和演播手法,并且系统中的活动视频信号可以贴在虚拟场景中任意物件表面上,如虚拟电视屏幕上、门、地板、窗户等。

1.2.2 DAKO-VS880系统卓越的硬件性能
1.DAKO-VS880系统是业内唯一的可基于任何电脑进行视频图像渲染并输出的虚拟演播室系统,具有视频图像工作站和视频板卡的无关性,因此我们总是可以选用最新最快的视频图像工作站从而使得系统的渲染能力大副提高,充分享用了主板、CPU、显卡、内存等的飞速发展带来的优越。系统的视频输出采用MATROX DSX 卡(DV输出采用DV卡),提供了业内顶级质量的视频图像。
2.系统支持各种内置、外置色键器,可和国内外任何一家的色键器进行匹配,全方位支持业内顶级色键——迈创系列色键。
3.DAKO-VS880系统具有动态无限蓝箱功能,边缘可无限制柔和从而过渡自然,摄像机任意运动也不会将初始去掉的“垃圾”前景显示出来。边缘蓝箱定位简便快捷,无需任何测量,在系统输出屏幕上依照“所见即所得”的去掉即可,操作非常简便。
4.高精度机械传感器系统:DAKO-VS880系统的跟踪系统采用的是以光栅旋转编码器为核心的高精度参数采集系统,采用8M频响的采集电路,以高精度、高速度实时采集传输摄像机的平摇、俯仰及变焦等参数。结合事先设置好的摄像机X、Y、Z位置坐标参数,可实现摄像机快速推、拉、平摇等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。先进的光栅旋转编码器,采用远端低电压供电模式,信号抗干扰性强、传输距离远(最大可以到300米),安全方便。跟踪系统对实景演播室无任何要求,可以实现360度旋转及其他任意运动,对DAKO-VS880系统的色键抠像效果无任何影响。


1.2.3 DAKO-VS880虚拟演播室独特的功能特点
1.瞬间自动适应初始化定位
(1)无需限定物理摄像机在演播室的摆放位置
(2)不依赖于第三方参考目标定位。
(3)真实摄像机对虚拟摄像机直接实施初始化定位。
(4)无需任何测量,可使多个机位及节目主持人在任意位置进行瞬间初始化定位。
2、独特的高精度跟踪技术
(1)8M频响的采集电路保证系统高精度高速度的跟踪指标。
(2)摄像机数目可扩展,每个机位可自由地对虚拟摄像机进行跟踪。
(3)系统采用机械跟踪方式,可同时实现对机位的前后、上下、左右移动及摄像机的变焦、平摇、俯仰、旋转等运动的高精度高速度跟踪。
(3)摄像机在演播室里可360度任意旋转和移动,实现高速度高精度跟踪。
(4)系统跟踪不受舞台灯光、电磁波、声波及热光源的影响。
(5)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。
(6)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。
(7)多个虚拟大屏幕、虚拟物体、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和透视关系。
(8)每个摄像机对虚拟场景的跟踪完全独立。
(9)经过多次切换,每个摄像机对虚拟场景的跟踪效果不受影响。
3、三维渲染技术
目前世界上速度最快、功能最强大的三维渲染引擎。
(1)系统采用最新的并行PCI-E架构图形工作站及Matrox 最新的采集板卡,保证系统尽享工作站硬件迅猛发展的全部优势,使得系统渲染能力空前强大。
(2)实时渲染面数超出世界上其它产品10倍以上,因此具有以下优点:
A.场景建模无约束
B.大幅面、大场景、精细化、多特效、任意发挥
C.便于在复杂场景下实现动态阴影、全场景雾化、动态灯光、多路活动外视频及动画等计算量繁重的功能
D.系统实用性、可靠性及稳定性显著增强。
(3)系统软件与硬件性能无关,随着硬件不断升级,系统渲染能力随之增强。