北京星河虚拟演播室系统设备全自动录播系统实时抠像

北京星河虚拟演播室系统设备全自动录播系统实时抠像

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采纳，不同的设计方案会出现不同的效果，因此如何选用一种较为经济实用、高效、功能强大、被用户接受的方案是设计者的要任务。
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面片、两百多兆纹理贴图、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、任意组合的虚拟光效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。系统的功能较为强大，视图轨迹编辑，基于轨迹的播出控制，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。

结构原理图
信号处理

系统拓扑

色键、跟踪系统


GALASTAR星河虚拟演播室系统功能特点

GALASTAR星河系统强大的软件功能
系统的编辑界面采用三维视图的结构设计，非常近似于通用动画软件的操作风格，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。
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。系统可以同时渲染数十万个三角形面片和400M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保证系统的稳定；
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，能够与前景信号、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*掩模物件保证正确的遮挡关系；
系统支持在虚拟场景中开数十路虚拟视频回放窗口，窗口中可以实时回放高配3路不同信号源的视频节目。电视墙中的画面以场频速度实时生成，软件可以实时对电视回放窗进行随意的移动和变形处理，把窗口设计为圆弧、球面等任意特殊的形状效果。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、飞出等特技。
场景中所有物体既可以采用三维建模软件设计制作的三维模型，也可以是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，可以较大地丰富场景的真实感与活泼感。
GALASTAR星河虚拟系统可以独立编辑动画轨迹，动画轨迹作为独立的事件存在，可以基于关键帧进行编辑每一个节点的位置、姿态、缩放比例等9个参数，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；
GALASTAR星河虚拟系统对遮挡层无限制，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，自动出现在人后，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，较大的丰富了场景的灯光效果；
为了使节目画面更加丰富，GALASTAR星河系统内嵌了可以生成雨雪、落叶、礼花、游动的鱼、飞行的蝴蝶等效果的虚拟*。*物体同三维物体一样，可以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，将这些景观添加到拍摄场景中，可以更好的烘托出不同风格节目的现场气氛。GALASTAR星河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，为节目的拍摄增加了真实感。
系统基于Microsoft新渲染平台，运用了大量的优化算法，保证大限度地发挥视频服务器的硬件渲染性能；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；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。
GALASTAR星河系统基于WINDOWS 7操作系统，内部使用全数字高性能高品质的渲染平台，渲染32位的真彩色、带alpha通道的三维场景，可以对虚拟场景中任何物件做半透明处理，并可以结合虚拟灯光制作出惟妙惟肖的光感透明效果。
GALASTAR星河对虚拟大屏幕内部进行三线性滤波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，对大屏幕边缘专门进行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，GALASTAR星河可以对虚拟大屏幕的播放内容缩放、旋转等参数自由设定，丰富了节目内容和表达方法。
  GALASTAR星河系统的硬件性能
GALASTAR星河系统是业内的可以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新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HD-SDI输出卡，提供了优质的视频图像质量。
系统支持各种内置、外置色键器，可以和国内外任何一家的色键器进行匹配。
GALASTAR星河系统具有动态无限蓝箱功能，边缘可以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”前景模块显示出来 。边缘蓝箱定位简便快捷，*任何测量，在系统输出屏幕上“所见即所得”的去掉即可，操作非常方便。
系统功能
无轨虚拟演播室系统
GALASTAR星河虚拟演播室系统可支持高配4路高清视频信号输入，并由系统模拟出6个全景摄像机位效果。因此，用户只需一台摄像机就能达到6讯道演播室效果。

广播级的在线输入输出接口
GALASTAR星河虚拟演播室系统，是一套完整的真三维双机位多通道模拟三机位的全高清数字的广播电视虚拟场景解决方案。系统具有广播级高清数字HD-SDI/SDI输入输出接口，保证了高质量的信号传送及处理，同时也提供连接的便利性。系统采用的板卡为**公司的高清数字卡，支持MPEG-2、AVI视频流输入。

高端的图形工作站
GALASTAR星河虚拟演播室系统采用图形工作站配置，保证系统的高效、稳定运行，图像的渲染色彩绚丽真实，图像不抖动、无撕裂、不拖尾。在虚拟摄像机的移动过程中不出现马赛克、不模糊。使制作完成时输出的图象质量达到广播级的要求，能够非常**的应用于广播电视节目的制作。通过真实摄像机的信号直接输入到系统中，无须再做多余的调整，便可直接输出合并后完整的图像效果。

抠像算法 ThunderMatte技术
采用业内的ThunderMatte抠像算法，可同时对3路摄像机信号做抠像处理，对烟雾、水、玻璃、透明体、头发丝等细节抠像效果清晰细腻，支持国内外多款外置色键器抠像合成处理。
GALASTAR星河虚拟演播室系统，采用目前的键抠像技术，可实现头发丝、半透明物体、阴影等画面的精细抠像处理合成，使人或物体的边缘更加自然。系统配置了多路色键器，可同时分别对各路视频信号进行色键处理。并且，每路输入信号单独配置的色键器给您提供了多种不同级别的颜色设定，可有效去除背景上的阴影，无颜色溢出或空间影响，可使主持人很好地和虚拟背景结合在一起。每个色键器都拥有强大的色键参数，能保证在不移动真实摄像机的状态下实现前景主持人和虚拟背景的同步推拉、摇移及切换制作出各种华丽的摇臂效果。

高品质三维虚拟场景实时渲染系统
GALASTAR星河虚拟演播室系统采用高性能的图形工作站，加上多个高品质的3D图形处理卡的并行协同运算，使得系统具有强大的**的实时高清三维渲染能力，配以索普公司自主开发的高清三维虚拟场景优化渲染引擎技术，能够使复杂而逼真高清三维虚拟场景顺畅运行，使得高清虚拟场景细腻逼真。
GALASTAR星河虚拟演播室系统所拥有的高性能的图形工作站，可进行高精度的16X反锯齿处理，还可采用新的AA反锯齿处理，图像的渲染色彩为32bit真色彩，使得虚拟场景的画面细腻真实，场景中的物体边缘及线条光滑无毛刺，使画面精细、逼真。
GALASTAR星河虚拟演播室系统，拥有1536MB硬件渲染缓冲，可运行大规模、精细的复杂场景。具有200多亿个像素/秒的像素填充率，三角形生成速率**过100万个/秒，贴图分辨率为 256X256~4096X4096，可进行上千万个三角面以及大型（高分辨率）纹理贴图的三维场景实时渲染，可进行无约束的高清大场景实时渲染，做到特写镜头场景不出现马赛克、不模糊；全景时场景画面不爬行、无麻花状条纹。

4通道真三维全场景的虚拟演播室系统
具有三维空间、三维模型和三维跟踪，广播级图像输出，系统稳定性强，建模人员可以任意的轻松建模。  系统特有真三维无轨虚拟技术（Tri-Dim）让您可以轻松的在场景中推、拉、摇、移。

动态三维场景任意编辑
可在场景中任意位置创建三维文字和物件、针对场景中任意物件制作并播放其动画、替换场景中的物件并提供丰富物件库、改变场景中物件的空间位置坐标、朝向、大小及材质等。 

高度系统集成
不但集成了多路高标清色键器、多通道视频输入输出接口，还集成了特技切换台、音频处理系统、字幕机、多画面处理器、硬盘录像机、网络直播编码等，安装操作简单。 

植入轨迹模块 
可实时植入二维/三维原件，自由设定时间线的运动，包含上下左右，缩放，旋转。（飞机飞过天空，坦克越过舞台）  

动作捕捉模块
可实时捕捉人物动作 并生成三维动画（黑猫警长讲话），然后植入虚拟系统轨迹运动