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随着计算机技术和网络技术的发展，广电行业掀起了数字化电视的浪潮，新技术、新设备使得电视节目的制作、播出、传输等所有领域正发生日新月异的变革。尤其是2008奥运会以后，全高清三维虚拟电视设备的发展和云平台的发展已经成为大的潮流和趋势，云平台为高清三维虚拟电视图文节目提供了有力的平台技术支持。在这样的背景下，基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作技术应运而生，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、云存储和云计算等众多领域的一种复杂系统。本文着眼于对基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作的原理和组成进行剖析研究，对系统的设计提出建设性的意见供参考。
1.系统的原理
基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统通过前端摄像机拍摄包含蓝幕（或绿幕背景）的视频信号进入系统中的程控切换器，选出一路视频信号进入延时器，然后送入色键抠像器，与云平台渲染输出的三维图像背景信号合成为三维虚拟高清电视图文制作系统的最终合成信号。摄像机的各种参数（推、拉、摇、移）的位置信息通过跟踪传感器送入云平台进行数据分析，使输出的三维图像背景信号根据前端摄像机拍摄包含蓝幕（或绿幕背景）的视频的变化作响应的透视变化。
2.系统组成
通过对原理的剖析，我们可以了解基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统主要由以下几个部分组成：前端摄像机、程控切换器、设计渲染云平台设备、色键抠像器、跟踪分析云平台设备。现将各部分逐一进行剖析并提出合理化的选择建议。
（1）前端摄像机
前端摄像机好比系统的眼镜，直接决定系统最后输出和合成的效果。对于摄像机各项技术指标做深入了解，包括信噪比、灵敏度、最低照度、亮度等，不但要对各项指标进行深入了解，而且要对它的价格、消耗功率、调整控制功能和性能、可靠性、售后服务支持等全面了解。眼下低照度摄像机、3D摄像机、4K摄像机日趋呈现性价比优势，很多设计都把他们囊括在内，个人觉得这些摄像机配套设备尚未完善，在系统选择时还是应该选择各大厂家为虚拟系统量身定制的高清演播室摄像机比较稳妥，其配套设备完善，技术成熟，不确定因素较少。
（2）程控切换器
程控切换器负责前端摄像机机位信号的切换，随着拍摄技术的要求越来越高，对机位数量要求与以前有了很大变化，对于一些特殊的节目会使用数量比较多的摄像机进行切换。我们在选择切换器时要根据需要接口数量多、具有高清SDI信号输入、切换信号无损失的高性能切换设备。
（3）色键抠像器
通过调节色键抠像器的参数可以完成系统的抠像和合成效果及真实物体和虚拟物体的穿越遮挡。对于色键抠像设备的选择，我们要从实时性、颜色级别、去阴影效果、边缘效果等几个方面考虑，使之选择的设备具有抠像路数多、有效去除背景阴影，无颜色溢出和失真、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自然。
（4）云平台支持设备（含渲染和跟踪分析）
设计渲染云平台是为前端摄像机经抠像后的视频图像提供虚拟场景进行合成的平台，这是整个系统核心部分。通过对市面上的各种平台的研究和结合自己的工作经验，整个平台我建议采用需要类似于3D软件编辑的四视图编辑界面，并且有像非线编一样的基于时轨的云播出控制，任意虚拟物体、虚拟灯光、特技与转场效果均可以按场频进行任意编辑、运动、旋转、变形和缩放，而且它们的属性都可以实时调整，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;系统可以智能调用“云池”中的资源为设计与渲染服务，并结合DirectDraw和OpenGL的图形接口，采用图形优化算法，处理诸如多重纹理、全场景反走样、任意曲面贴图、大地形管理和环境映射等，并利用云存储的快速存调用和云的大数据分析处理能力，建立大型的高兼容性的三维虚拟场景模型文件库供使用者快速调用，任意模型（3DMAX、MAYA、SOLIDWORK等）都可以调入库内存储并随时调用而不用经过转换，云平台的处理和运算能力能力可以帮组系统在虚拟场景中加入丰富的三维特效，比如水里游动的鱼、燃烧的火焰、飘落的雪花、江南的朦脓烟雨等，特效与三维物体一样，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，并且可以保证特效和三维物体随着虚拟摄像机的运动保持正确的位置、运动和透视关系，使得云平台的三维立体虚拟高清电视图文制作系统的应用更真实、有层次感，使栏目的制作取得更丰富的效果。
跟踪分析云平台可以利用前端跟踪模块对摄像机的推、拉、摇、移、跟、旋转和变焦等摄像机各项参数进行高精度、高速度采集，并送入云平台系统进行数据分析，使输出的图像背景根据摄像机拍摄场景的变化作相应的透视变化。前端跟踪模块建议采用光栅旋转编码和变频红外遥感识别的综合跟踪识别方式，把采集到数据送入跟踪分析云平台进行计算，运用云计算强大的运算能力和准确性，实现虚拟场景和物体毫秒级的处理和定位，瞬时与真实视频信号进行同步和合成，视频合成输出做到稳定可靠，无累计误差，画面精确同步，绝无任何撕裂、抖动或前后景错位。利用云平台的大数据处理能力，实时分析并保持多个虚拟大屏幕、多个虚拟物体、多个虚拟特效、多实体物体、虚拟空间正确的空间位置关系和空间透视关系，每个前端摄像机对虚拟场景的跟踪完全独立，任意切换和实体物体在虚拟场景中的移动不对跟踪精度和速度造成影响。
以上就是对系统各个主要组成部分的分析和一些合理化建议。本文对于基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统的研究，恰逢我国广电行业正处于朝高清技术进行升级换代的时期，云技术和数字化技术的运用，必将给这个行业带来较大变革，对于行业的发展前景和技术革新有一定的参考作用。
1.系统的原理
基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统通过前端摄像机拍摄包含蓝幕（或绿幕背景）的视频信号进入系统中的程控切换器，选出一路视频信号进入延时器，然后送入色键抠像器，与云平台渲染输出的三维图像背景信号合成为三维虚拟高清电视图文制作系统的最终合成信号。摄像机的各种参数（推、拉、摇、移）的位置信息通过跟踪传感器送入云平台进行数据分析，使输出的三维图像背景信号根据前端摄像机拍摄包含蓝幕（或绿幕背景）的视频的变化作响应的透视变化。
2.系统组成
通过对原理的剖析，我们可以了解基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统主要由以下几个部分组成：前端摄像机、程控切换器、设计渲染云平台设备、色键抠像器、跟踪分析云平台设备。现将各部分逐一进行剖析并提出合理化的选择建议。
（1）前端摄像机
前端摄像机好比系统的眼镜，直接决定系统最后输出和合成的效果。对于摄像机各项技术指标做深入了解，包括信噪比、灵敏度、最低照度、亮度等，不但要对各项指标进行深入了解，而且要对它的价格、消耗功率、调整控制功能和性能、可靠性、售后服务支持等全面了解。眼下低照度摄像机、3D摄像机、4K摄像机日趋呈现性价比优势，很多设计都把他们囊括在内，个人觉得这些摄像机配套设备尚未完善，在系统选择时还是应该选择各大厂家为虚拟系统量身定制的高清演播室摄像机比较稳妥，其配套设备完善，技术成熟，不确定因素较少。
（2）程控切换器
程控切换器负责前端摄像机机位信号的切换，随着拍摄技术的要求越来越高，对机位数量要求与以前有了很大变化，对于一些特殊的节目会使用数量比较多的摄像机进行切换。我们在选择切换器时要根据需要接口数量多、具有高清SDI信号输入、切换信号无损失的高性能切换设备。
（3）色键抠像器
通过调节色键抠像器的参数可以完成系统的抠像和合成效果及真实物体和虚拟物体的穿越遮挡。对于色键抠像设备的选择，我们要从实时性、颜色级别、去阴影效果、边缘效果等几个方面考虑，使之选择的设备具有抠像路数多、有效去除背景阴影，无颜色溢出和失真、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自然。
（4）云平台支持设备（含渲染和跟踪分析）
设计渲染云平台是为前端摄像机经抠像后的视频图像提供虚拟场景进行合成的平台，这是整个系统核心部分。通过对市面上的各种平台的研究和结合自己的工作经验，整个平台我建议采用需要类似于3D软件编辑的四视图编辑界面，并且有像非线编一样的基于时轨的云播出控制，任意虚拟物体、虚拟灯光、特技与转场效果均可以按场频进行任意编辑、运动、旋转、变形和缩放，而且它们的属性都可以实时调整，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;系统可以智能调用“云池”中的资源为设计与渲染服务，并结合DirectDraw和OpenGL的图形接口，采用图形优化算法，处理诸如多重纹理、全场景反走样、任意曲面贴图、大地形管理和环境映射等，并利用云存储的快速存调用和云的大数据分析处理能力，建立大型的高兼容性的三维虚拟场景模型文件库供使用者快速调用，任意模型（3DMAX、MAYA、SOLIDWORK等）都可以调入库内存储并随时调用而不用经过转换，云平台的处理和运算能力能力可以帮组系统在虚拟场景中加入丰富的三维特效，比如水里游动的鱼、燃烧的火焰、飘落的雪花、江南的朦脓烟雨等，特效与三维物体一样，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，并且可以保证特效和三维物体随着虚拟摄像机的运动保持正确的位置、运动和透视关系，使得云平台的三维立体虚拟高清电视图文制作系统的应用更真实、有层次感，使栏目的制作取得更丰富的效果。
跟踪分析云平台可以利用前端跟踪模块对摄像机的推、拉、摇、移、跟、旋转和变焦等摄像机各项参数进行高精度、高速度采集，并送入云平台系统进行数据分析，使输出的图像背景根据摄像机拍摄场景的变化作相应的透视变化。前端跟踪模块建议采用光栅旋转编码和变频红外遥感识别的综合跟踪识别方式，把采集到数据送入跟踪分析云平台进行计算，运用云计算强大的运算能力和准确性，实现虚拟场景和物体毫秒级的处理和定位，瞬时与真实视频信号进行同步和合成，视频合成输出做到稳定可靠，无累计误差，画面精确同步，绝无任何撕裂、抖动或前后景错位。利用云平台的大数据处理能力，实时分析并保持多个虚拟大屏幕、多个虚拟物体、多个虚拟特效、多实体物体、虚拟空间正确的空间位置关系和空间透视关系，每个前端摄像机对虚拟场景的跟踪完全独立，任意切换和实体物体在虚拟场景中的移动不对跟踪精度和速度造成影响。
以上就是对系统各个主要组成部分的分析和一些合理化建议。本文对于基于云平台的三维虚拟高清电视图文制作系统的研究，恰逢我国广电行业正处于朝高清技术进行升级换代的时期，云技术和数字化技术的运用，必将给这个行业带来较大变革，对于行业的发展前景和技术革新有一定的参考作用。