单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,17 十一月 2024,1,第九章+虚拟演播室系统33,学习目的,了解虚拟理想技术,知道虚拟演播室系统的类型及特点,了解虚拟演播室系统的任务原理,了解虚拟演播室系统采用的关键技术,掌握虚拟演播室的布光方法,学会运用虚拟演播室制造电视节目,一、虚拟理想技术,虚拟理想技术：是一系列高新技术的聚集，这些技术包括计算机技术、计算机图形学、传感技术、人体工程学、人机交互实际、多媒体技术等。,在美国一家杂志社评选影响未来十大科技水平时，因特网位居第一，虚拟理想技术名列第二。,虚拟理想技术，又称为灵境技术、虚拟环境、赛伯空间等,一、虚拟理想技术,虚拟理想VR：是一种高端人机接口，包括经过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种觉得通道的实时模拟和实时交互。,构成VR系统的五个典型组成局部如以下图所示：,VR引擎,软件和,数据库,任务,用户,I/O设备,一、虚拟理想技术,三维空间中的活动对象有六个自在度，其中三个用于平移，三个用于旋转。假设在活动对象上捆绑一个笛卡儿坐标系如以下图所示，那么它平移将沿着X，Y和Z三个轴，沿这些轴的旋转区分称为偏航、俯仰和滚动。当对象高速运动时，需求能迅速地测量出由这些参数定义的六维数据集。,X,Z,Y,偏航,滚动,俯仰,一、虚拟理想技术,虚拟理想系统：是要创立一个酷似客观环境又逾越客观时空、能沉溺其中又能驾驭其上的谐和人机环境，也就是一个由多维信息所构成的可操纵的空间，其目的就是真实的体验和方便自然的人机交互。可以到达或局部到达这样目的的系统就称为虚拟理想系统。,一、虚拟理想技术,任何一个虚拟理想系统都可以用三个I来描画其特性，这就是沉溺Immersion，交互Interaction和想象Imagination。如以下图所示,沉浸,交互,想象,3I,二、虚拟演播室任务原理,虚拟演播室：是一套由计算机系统、电视摄像机装有跟踪器、三维场景发作器、色键器以及视音频切换台等构成的电视节目制造系统。,其实质是将计算机发生的虚拟三维场景与摄像机现场拍摄的演员或节目掌管人扮演的活动图像停止数字化的实时分解，使演员或节目掌管人的扮演前景与虚拟场景背景到达同步的变化，从而完成前景与背景的完美结合。,二、虚拟演播室任务原理,虚拟演播室系统结构：普通有共用式结构和独立式结构两种,共用式结构：它是采用共用虚拟场景生成系统的结构方式，多个摄像机机位共用一套虚拟场景生成系统，在前景机位切换的同时，在虚拟场景生成系统中完成场景的切换。但有延时现象。,独立式结构：它是采用一对一的通道化结构方式，每一个摄像机对应一个图形和图像处置通道，每个通道都包括一套摄像机跟踪系统、延时器、虚拟场景生成系统、色键混合器，每个通道输入的信号都是前景、虚拟场景曾经分解好的视频信号，可以直接在特技切换台上与别的通道输入的视频信号之间作特技切换。根绝了延时现象。,二、虚拟演播室任务原理,虚拟演播室的组成：主要由摄像机、摄像机跟踪系统、计算机图形任务站、色键分解器4个局部组成。,摄像机,延时,图像识别,或机械跟踪,图形,工作站,矩阵,色键合成器,控制信号,合成图像,FG,M,BG,二、虚拟演播室任务原理,二、虚拟演播室任务原理,二、虚拟演播室任务原理,二、虚拟演播室任务原理,二、虚拟演播室任务原理,虚拟演播室任务原理：是把摄像机拍摄到的以蓝色幕布为背景的画面作为前景，用一台超级实时图形计算机中的三维动画软件生成的三维举措图形作为虚拟场景，经过跟踪器系统把采集到的摄像机的运动参数实时传送给计算机图形任务站，计算机图形任务站经少量运算后，发生与实践摄像机拍摄的实景画面相婚配的虚拟场景。再经过深度键和色键将前景与虚拟场景分解为一个图像输入。,三、虚拟演播室系统的分类,从硬件平台分类：可分为基于PC平台的系统和基于UNIX平台的系统。,从任务原理分类：可分为二维虚拟演播室系统、三维虚拟演播室系统、真三维虚拟演播室系统以及为顺应拙劣晰度电视系统而开发的HD虚拟演播室系统。,四、虚拟演播室系统关键技术,虚拟演播室系统关键技术：摄像机跟踪技术、计算机虚拟场景生成技术、蓝箱技术、灯光技术和有限蓝箱技术等。,摄像机跟踪技术：摄像机跟踪技术是虚拟演播室中一项关键技术，它可以获取摄像机在演播室中的实践位置参数和举措参数，从而判别摄像机、演员或节目掌管人、计算机虚拟场景之间的相对位置关系，协助系统完成真实摄像机与虚拟摄像机的锁定。,四、虚拟演播室系统关键技术,摄像机跟踪技术主要有图形识别、机械传感、红外线传感和超声波传感4种方式。,图形识别方式：是经过对摄像机所摄图像的形状识别和剖析来直接确定真实摄像机的各种运动参数。它可以对运动画面停止准确的计算，取得摄像机的各项多达8个运动参数。,四、虚拟演播室系统关键技术,机械传感方式：是经过有摄像机的横摇、俯仰、变焦、聚焦、光圈的机械转动位置装置咬合齿轮来测量摄像机的运动参数普通为4个参数，当摄像机机头运动时，各个传感器可以检测到齿轮的旋转角度变化，并对变化量停止编码。编码数据经过接口送到主机，主机依据真实摄像机的机位，在虚拟场景中计算出这一机位的虚拟背景，并在虚拟背景叠加真实人物，从而制造出虚拟演播室节目。,四、虚拟演播室系统关键技术,红外线传感方式：是经过在摄像机下面装置红外线接纳反射器，在演播室各个控制点装置多个红外线发作器，应用红外线测距原理，实时测量扮演者和摄像机在演播室中的位置，取得机位运动参数，红外发射装置可装置于扮演者身上和摄像机上，而接纳装置两个或更多可装置于蓝色幕布的上方。,四、虚拟演播室系统关键技术,超声波传感方式：是经过在摄像机下面装置超声波接纳反射器，在演播室各个控制点装置多个超声波发作器，应用超声波测距原理取得机位运动参数，普通是在演播室顶部装置超声波发射和接纳杆，每根杆有多个发射和接纳点，向下发射超声波。在摄像机顶部装置3个金属点和陀螺仪，金属点用于反射超声波信号，陀螺仪用于模糊定位，主要是用在摄像机倾斜和翻转时的定位。,四、虚拟演播室系统关键技术,计算机虚拟场景生成技术：是发生虚拟演播室中的场景、道具的技术。在惯例演播室中不能够做到的复杂而宠大的背景，甚至许多理想生活中人们不能够见到的景观，都可以经过虚拟场景生成技术，在虚拟演播室中完成。,普通来说，三维虚拟场景可以由预生成三维方式和真三维方式来发生。,四、虚拟演播室系统关键技术,蓝箱技术：蓝箱也称为蓝背景，它是掌管人活动的实践场景及虚拟制造的基本依据。蓝箱的好坏，直接关系到色键抠像的质量。蓝背景可采用蓝幕布，但最好采用蓝背景漆。蓝箱的设计，主要应思索以下三个方面的效果：,1空间结构,2制造工艺,3蓝背景漆,四、虚拟演播室系统关键技术,灯光技术：虚拟演播室灯光系统是树立在新型的三基色柔光灯的基础之上的，这种灯发光平均、阴影小、发热少、色温恒定而平均，光布在掌管人脸上自但是逼真。,色键技术：虚拟演播室系统的抠像是由色键器来完成的，色键器的主要作用是把背景生成装置实时生成的、和前景有正确位置及透视关系的背景图像与前景图像分解，使虚拟背景与真实前景到达完美结合。,有限蓝箱技术：有限蓝箱技术经过外部生成的键信号，将前景视频图像中非蓝箱内的景物滤除，使摄像机的运动可以不受实践蓝箱尺寸的限制。,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,光纤网HD矩阵,多功能切换台,视频,延时器,主掩膜控制,色键器,特技处理控制,灯光控制,物件编辑,动画控制编辑,传感器,同步时基,三维造型场景,合成器,同步时基,传感器,麦克风,调音台,放机,录机,内置调音台,2路音频回放,2路音频采集,字幕系统,视频输出,视频输出,主输出,本地HD,非线性回放,非线性采集,非线性编辑系统,视频输出,2路音频回放,2路音频采集,主机位参数,主彩色场景,主掩膜场景,机位1,机位2,RET,TALLY,V,遥控,PT,ZF,键信号,V,V,V,V,A,A,V,大洋MagicSet虚拟演播室系统工作原理图,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,功用特点：主要特点之一是高度的系统集成性。它把一切功用模块都集成在了一台高功用PC图形、图像任务站内。系统所需求的外部信号仅为必需的同步时基和摄像机视频。这在组建系统时可以使信号通路衔接最为复杂，最大限制的减小了信号损失，特别是针对现有演播室改造时，对现有演播室信号通路上的改动和破坏很小。系统外部的视频信号都是以4:2:2的数据流的方式传递，在保证了不会有任何信号损失的同时也提高了系统的牢靠性，再加上系统采用了非线性方式的视频采集和回放，保证了系统在存储媒介上也不会有信号损失，使整个系统在信号质量上能一直坚持最正确的演播室级目的。,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,跟踪传感技术：跟踪技术是摄像机和虚拟背景同步运动的关键。它主要获取摄像机在演播室是的实践运动参数即机位参数和镜头参数，其中机位参数包括摄像机的高度和摄像机的空中位置；而镜头参数包括摄像机镜头的摇晃、俯仰、变焦、聚焦及摄像机的旋转等。测量这些参数需求各种传感器技术和测量技术。,五、大洋MagicSet 真三维虚拟演播室系统,三维场景生成：是用三维软件及材质完成。,实时生成背景是指在摄像机运动参数控制下，背景生成装置对制造好的背景信号停止处置，实时生成与前景有正确透视关系的背景图像。,三维场景生成系统中的多个功用模块是：虚拟物件控制模块；虚拟物件的举措编辑模块；虚拟摄像机动画功用模块；粒子系统功用模块。,六、虚拟演播室技术的特殊运用,虚拟重放,数字重放,虚拟广告,虚拟列席,移动场景,虚拟人物扮演,