系統概述

　　系統匯聚了國內外在虛擬演播室及虛擬仿真領域的一些專家，技術上依托于西安交通大學、浙江大學*的圖形圖像處理技術，公司的核心研發團隊憑借著開發廣電行業數字化視頻產品的豐富經驗和對圖像處理多年的技術積累，再加上對數字化虛擬演播室系統的長達二十多年的持續不斷的開發研究，所開發的TOP3D-SET系列三維虛擬演播室系統是目前世界上渲染能力、成熟、完善的虛擬演播室，同時提供了的視頻圖像質量和強大的功能模塊。系統針對客戶的不同需求提供了業內完善的系統配置，可以按攝像機機位數（單機位/多機位）、合成輸出通道數（單通道/多通道）、攝像機跟蹤參數采集數（單機位跟蹤/多機位跟蹤/固定機位跟蹤/移動機位跟蹤）、視頻信號格式（全DV、HDV、Y/C、YUV、SD SDI、HD SDI虛擬系統或任意組合）、主持人景深識別系統、獨立預監模塊（用于機位數多于通道數時的實時合成預監）、外視頻采集模塊以及因為系統的渲染能力而搭配的視頻服務器的數量等進行不同的組合和配置，具有的性價比，而且所有的組合配置均按模塊化結構設計，便于用戶的系統升級和原有設備的保值。 TOP3D-SET虛擬演播室系統采用擁有*自主知識產權的新型真三維渲染引擎、攝像機跟蹤、移動機位跟蹤、全新的CS結構設計，使虛擬演播室實時渲染負載指標、跟蹤自由度和精度等特征性指標達到了水平。

　　TOP3D-SET虛擬演播室系統的全部硬件設備均選用業內廠商的硬件設備，以的增加系統的穩定性和可靠性，因而的減少硬件故障的售后服務；在虛擬演播室系統的關鍵設備——色鍵器的選擇上，TOP3D-SET虛擬演播室系統支持國內外任何一種外置式色鍵器，并支持業內色鍵——美國高創SMARTMATTE 系列色鍵，實現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，而且在機位數多于通道數的情況可以實現每個機位對應獨立的色鍵參數，并保證機位切換時前景主持人、虛擬背景和色鍵參數同幀切換，解決了其它系統只能實現所有機位共用一組色鍵參數的難題，的保證了摳像的效果。 TOP3D-SET虛擬演播室系統產品可廣泛應用于影視節目制作（新聞節目、天氣預報節目、證券交易節目、訪談對話類節目、少兒節目、娛樂節目、室內劇制作等）、多媒體遠程教育、課件制作、虛擬廣告、軍事訓練、影視廣告制作、藝術影廊、虛擬數字重播（體育實況分析、轉播、節目評述）、視頻會議、氣象、醫療診斷等領域。

1.系統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先編輯，播出模式，將播出列表實時播出。系統的編輯 界面采用三維四視圖的結構設計，非常近似于通用動畫軟件3DMAX的界面風格，使稍有電腦動畫基礎的人就可以輕松上手。 且界面操作簡單易學。

2.系統的播出界面采用的具有基于時間線軌跡編輯播出的功能強大、靈活的播出控制，象非線編一樣的基于時軌的播出控 制，使得各種復雜的播出控制功能參數的調節非常方便、直觀。

3.系統具備強大的圖形渲染能力，根據實時采集的攝像機參數信號對復雜的場景進行實時渲染。系統可以同時渲染數十萬個三 角形面片和400M以上的紋理貼圖，實現了8位的全場景反走樣，實現動態陰影、全場景霧化、動態燈光、多路活動視頻等功 能并保證系統的穩定；

4.系統所見即所得的動畫設計和虛擬物件的實時調整，真實感強，能夠與前景信號、掩膜信號較好地融合，并可根據虛擬物體 的空間位置自動實時掩模物件保證正確的遮擋關系；

5.系統支持在虛擬場景中開數十路虛擬視頻回放窗口，窗口中可以實時回放最多6路不同信號源的外視頻節目。電視墻中的畫 面以場頻速度實時生成，軟件可以實時對電視回放窗進行隨意的移動和變形處理，把窗口設計為圓弧、球面等任意特殊的形 狀效果。系統還具備視頻窗的特技功能，可以實現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計制作的三維模型，也可以是場景中實時生成的動畫效果，每個虛擬物體都可以 結合場景的需求實時做出旋轉、移動、縮放、變形等動態調整，可以極大地豐富場景的真實感與活潑感。

7.TOP3D-SET可以基于四視圖獨立編輯動畫軌跡，動畫軌跡作為獨立的事件存在，可以基于關鍵幀進行編輯每一個節點的位 置、姿態、縮放比例等9個參數。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聯，并在時軌上編輯事 件，以決定虛擬物體什么時候以多快的速度沿動畫軌跡運動；

8.TOP3D-SET對遮擋層無限制，當虛擬物體到虛擬攝像機的距離小于演員到真實攝像機的距離時，虛擬物體自動出現在人前， 反之，自動出現在人后，掩模是自動生成的；系統提供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.為了使節目畫面更加豐富，TOP3D-SET系統內嵌了可以生成雨雪、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，可以實時改變自身的三維空間坐標、空間姿態參數和空間縮放參數，并可在時軌上沿特定軌跡 運動，將這些景觀添加到拍攝場景中，可以更好的烘托出不同風格節目的現場氣氛。TOP3D-SET還具有全場景霧化功能， 霧的濃度、顏色、衰減等參數均可實時調整，為節目的拍攝增加了真實感。

10.系統采用CS結構設計，任意配置下，只需在一個操作界面下進行操作和編輯；

11.系統基于Microsoft渲染平臺，運用了大量的優化算法，保證限度地發揮視頻服務器的硬件渲染性能；采用 基于硬件加速的三線性濾波和全場景反走樣技術，保證得到的畫面質量光滑細膩；對場景中的物件紋理貼圖采用了 MipMap處理技術，從而保證了動態物件的紋理不會產生抖動現象，得到流暢精致的節目畫面。

12.TOP3D-SET系統基于WINDOWS XP操作系統，內部使用全數字高性能高品質的渲染平臺，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，并可以結合虛擬燈光制作出惟妙惟肖的光感透明效果。

13.系統建立了開放式的數據接口，可直接讀取.3ds三維建模文件，支持應用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對虛擬大屏幕內部進行三線性濾波*消除了鏡頭推拉時虛擬大屏幕內部視頻紋理閃爍的問題，對大屏幕邊緣 專門進行多重采樣濾波的方式來進行邊緣抗鋸齒運算，從而使得虛擬大屏幕運動過程中邊緣光滑無明顯鋸齒，大屏幕內視 頻信號清晰無閃爍。同時，TOP3D-SET可以基于時間線對虛擬大屏幕的播放內容、運動軌跡、縮放、旋轉等參數自由設 定，豐富了節目內容和表達方法；并且系統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系統的硬件性能

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

●系統支持各種內置、外置色鍵器，可以和國內外任何一家的色鍵器進行匹配，支持業內色鍵——高創 SMARTMATTE 系列色鍵。

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

TOP3D-SET系統*和顯著的功能特點

1、*的高精度跟蹤技術

●8M頻響的采集電路保證系統高精度高速度的跟蹤指標。

●攝像機機位數目可擴展，每個機位可自由地對虛擬攝像機進行跟蹤。

●系統采用機械跟蹤方式，同時實現對機位前后、左右、上下移動和變焦、平搖、俯仰、旋轉任意運動的高精度跟蹤和高

●攝像機在演播室里可360度任意旋轉和移動，實現高速度高精度跟蹤。

●系統跟蹤不受舞臺燈光、電磁波、聲波及熱光源的影響。

●節目主持人在藍箱中任意走動時跟蹤精度和跟蹤速度不受影響。

●多個主持人同時在藍箱中活動時，每個主持人均能與虛擬場景保持正確的跟蹤關系。

●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、節目主持人保持正確的空間位置關系和 空間透視關系。

● 每個攝像機對虛擬場景的跟蹤*獨立。

●經過任意多次的切換，每個攝像機對虛擬場景的跟蹤效果絲毫不受影響。

2、三維渲染技術目前世界上速度、功能大的三維渲染引擎。

● 系統采用的并行PCI-E架構的圖形工作站以及Matrox 的采集板卡，保證系統盡享工作站硬件迅猛發展的 全部優勢，使得系統渲染能力自動提高；

● 實時渲染面數超出世界上其它產品10倍以上，因此具有以下優點： 場景建模無約束； 大幅面、大場景、精細化、多，任意發揮； 便于在復雜場景下實現動態陰影、全場景霧化、動態燈光、多路活動外視頻和動畫等計算量繁重的功能； 系統操作實用性、可靠性和穩定性顯著增強。

● 系統軟件與硬件無關性，隨著硬件升級換代，系統渲染能力自動增強。

3、*的虛擬大屏幕任意位置播放效果系統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 間線上編輯控制，也可以無限制循環播放。三維虛擬場景中的所有虛擬物體的紋理貼圖可以實時更換。

4、*的素材庫管理模塊系統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、*的色鍵參數和機位對應功能對于機位數多于通道數的虛擬演播室系統，例如多機位單通道系統，每個機位對應一組獨 立的色鍵參數，并且機位切換時，主持人前景、虛擬背景和色鍵參數同幀切換，保證每個機位的摳像效果達到，在實 際應用中非常重要。

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間線上任意編輯，極大的豐富了系統的視覺效果。

7、*的氣象模塊提供開放的數據接口及多個氣象制作模塊，能夠直接制作完成專業氣象節目，系統可以直接制作出相關地 區的氣象狀況，如該地區的云圖、降雨、風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合的功能系統為了方便實現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——當虛擬物體到虛擬攝像機的距 離小于演員到真實攝像機的距離時，虛擬物體自動出現在人前，反之，自動出現在人后，掩模是自動生成的；

9、*的全場景任意物體沿時間線的任意編輯播出

● 系統中的所有虛擬物體、活動視頻、特技效果、虛擬燈光等的運動、旋轉、縮放都可以在時間線上按幀編輯，都可以 沿任意軌跡運動；軌跡曲線作為獨立的事件存在，可以平移、旋轉、縮放，可以按關鍵幀點進行編輯，可以和任意物 體相關聯以便于編輯；軌跡曲線可以被關聯任意物體，運動速度也可以任意調節；

● 虛擬燈光不僅位置、姿態、顏色等全部屬性可調，也可以在時間線上任意變化；

● 活動視頻、特技效果的透明度也可以在時間線上任意編輯，可以實現淡入淡出等效果；

10、*的虛擬相機瀏覽功能由于系統具有*的渲染能力，系統可以實現大幅面、大場景的精細化建模，因此系統添加了 虛擬相機瀏覽功能，虛擬攝象機可以在場景中沿任意軌跡瀏覽，并可在時間線上任意編輯。

11、*的真三維、兩維半虛擬場景模型兼容風格系統同時提供真三維虛擬演播室系統和兩維半虛擬演播室系統兩套軟件， 因此系統不僅可以直接讀取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換，而且也可以 直接采用數碼相機拍攝或網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用。

12、簡單、易學、功能強大的界面風格系統采用Windows 2003的界面編程風格，所有的窗口都可以自由拖動放、縮放、 顯示隱藏；系統自動保存上次的開機界面，每個操作者都可以保留自己喜歡的界面風格；時軌線、屬性窗、四視圖界面 窗中的屬性顏色都可以隨時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/隱藏以便于系統的復雜編 輯。

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

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