一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统及录制方法技术方案

本发明专利技术涉及虚拟演播室构建领域，特别的涉及了一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统及录制方法；其中，所述构建系统包括：至少一个摄像机、与所述摄像机数量匹配的追踪器、与所述追踪器数量匹配的接收器、两个定位器、两个控制器、VR显控器以及可选的调音台。所述录制方法包括：虚拟演播室主机在参数设置以及导播切换的控制下对经过抠像处理的视频以及随动的真三维场景进行渲染合成，并通过加入经过外部音频处理的音频完成虚拟演播室的录制。本发明专利技术实时获取拍摄视频的拍摄角度控制真三维场景随动，无需经后期处理实现，并且相对与机械有轨或无轨的虚拟演播室系统，能够更加简单的实现多种角度及花样的拍摄，使得视频的表现形式更加丰富。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统及录制方法
本专利技术涉及虚拟演播室构建领域，特别的涉及了一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统及录制方法。
技术介绍
虚拟演播室与实景演播室相比无需装修，节目改版的成本低、环境影响小，因此受到了一定的推广和使用。其中，通常所说的虚拟演播室系统，可划分为机械有轨跟踪虚拟演播室系统与无轨虚拟演播室系统。其后者不支持机位跟踪，其在录制节目过程中，摄像机始终保持不动，包括：空间位置、镜头角度，及镜头焦距；当需要多角度拍摄时，其一般利用软件算法创建虚拟摄像机并调整机位，进行不同虚拟机位之间移动、虚拟摇臂、虚拟变焦等，再通过渲染合成，实现多角度的拍摄需求。这样制作出来的节目，人物都是相对静止的，不能来回走动；而且，利用算法实现的虚拟摇臂、虚拟变焦等仿真效果，导致前景视频与虚拟三维场景中虚拟机位的距离比较远，进而使得渲染合成后的画面清晰度一般。与无轨虚拟演播室系统相比，支持机械有轨跟踪的虚拟演播室系统，很好的解决了上述问题。其可以通过导轨实现真实摄像机的水平摇移、上下俯仰，以及镜头变焦，但其机位仍是无法移动的；其一般是依靠三组传感器分别获取三维空间X、Y和Z方向的角度偏移量，再经过换算处理后，从而控制虚拟三维场景中拍摄角度和焦距的变化，最终通过渲染合成，实现拟真的节目拍摄效果。但是，这种机械有轨跟踪的虚拟演播室系统，造价高，系统复杂，拍摄难度大，对于操作人员的技术要求很高。
技术实现思路
针对上述问题，根据本专利技术的一个方面公开了一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统，包括：至少一个摄像机、与所述摄像机数量匹配的追踪器、与所述追踪器数量匹配的接收器、两个定位器、两个控制器以及VR显控器；所述VR显控器与虚拟演播室主机连接，所述至少一个摄像机分别与所述虚拟演播室主机连接，所述追踪器被设置于对应的摄像机上，所述接收器与所述虚拟演播室主机连接；所述两个定位器和所述和两个控制器分别与所述VR显控器通讯；其中，两个定位器之间相互通讯。优选的，所述的虚拟演播室构建系统还包括：调音台，通过USB线缆与所述虚拟演播室主机连接。优选的，所述VR显控器用于接收所述定位器与所述控制器的包含有空间信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机；所述接收器以无线的方式与所述追踪器通讯，从而获取所述追踪器的包含有传感信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机。更优选的，所述虚拟演播室主机根据获得的包含有空间信息的实时数据与包含有传感信息的实时数据，实时计算所述追踪器的空间位置。优选的，所述两个定位器固定于绿箱或蓝箱两侧立面外缘距离地面2米以上的相同高度，所述VR显控器以及所述控制器设置于所述定位覆盖的区域内，实现交互控制。优选的，所述虚拟演播室主机具有多个功能，包括：视频I/O、真三维场景载入、参数设置、导播切换、抠像、外部音频处理以及利用上述功能实现的合成渲染和录制。优选的，所述至少一个摄像机包括：专业摄像机、消费级DV、单反和/或微型单反相机。根据本专利技术的另一个方面公开了一种基于VR跟踪的虚拟演播室录制方法，该方法基于所述虚拟演播室构建系统，该方法具体包括：利用控制器、定位器与VR显控器设置追踪器的活动范围；根据虚拟演播室的构建需要设计模拟真实环境的真三维场景；在布置好演播室灯光以及定位器的绿箱或蓝箱环境下，通过所述设置有追踪器的至少一个摄像机进行拍摄，从而获得拍摄视频；虚拟演播室主机一方面实时获取所述拍摄视频并对其进行抠像处理，另一方面根据实时计算出的追踪器的空间位置控制所述真三维场景的随动；虚拟演播室主机在参数设置以及导播切换的控制下对经过抠像处理的视频以及随动的真三维场景进行渲染合成，并通过加入经过外部音频处理的音频完成虚拟演播室的录制。进一步的，所述合成渲染包括：将带有阿尔法通道的前景视频切入所述真三维场景的主持框中。进一步的，所述利用控制器、定位器与VR显控器设置追踪器的活动范围包括：勾动所述控制器的扳机键沿活动范围的边缘移动，当回到初始位置后松开扳机键；通过所述定位器以及所述控制器的实时数据计算获得所述控制器的移动轨迹，其中，所述控制器的移动轨迹会自动闭合为封闭的四边形；将所述控制器放置于所述活动范围内的地面上，从而获得所述活动范围的基准平面的空间位置。本专利技术的优点在于：相比与机械有轨跟踪的虚拟演播室系统，本专利技术实时获取拍摄视频的拍摄角度，从而控制真三维场景随动，无需通过后期处理改变虚拟场景的视角，从而使得后期的处理更加简单，且拍摄效果更加逼真；此外由于避免了导轨的使用，使得操作的复杂程度、操作要求以及系统组成的成本大大降低。不言而喻，不论相对与机械有轨还是无轨的虚拟演播室系统，本专利技术系统能够更加简单的实现多种角度及花样的拍摄，使得视频的表现形式更加丰富。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：附图1示出了本专利技术的虚拟演播室构建系统组成示意图。附图2示出了本专利技术的虚拟演播室主机功能示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图1所示，为本专利技术的虚拟演播室构建系统组成示意图。其中，所述虚拟演播室构建系统包括：至少一个摄像机、与所述摄像机数量匹配的追踪器、与所述追踪器数量匹配的接收器、两个定位器、两个控制器以及VR显控器；其中，所述VR显控器分别通过USB与HDMI线缆与虚拟演播室主机连接，所述至少一个摄像机分别通过HD-SDI/HDMI线缆与所述虚拟演播室主机连接，所述与所述摄像机数量匹配的追踪器被设置于对应的摄像机上，所述与所述追踪器数量匹配的接收器分别通过USB线缆与所述虚拟演播室主机连接。此外，所述虚拟演播室构建系统还包括调音台，通过USB线缆与所述虚拟演播室主机连接。具体的，所述定位器包括：红外LED阵列、沿水平轴旋转的第一红外激光发射器以及沿竖直轴旋转的第二红外激光发射器；其中，所述红外LED阵列用于频率的发射阵列红外光线；所述第一激光发射器和第二激光发射器按设定周期进行旋转，并在旋转过程中发射激光射线。所述追踪器包括：多个光敏传感器，其中，所述光敏传感器用于感受来自所述红外LED发出的阵列红外光线和/或所述第一激光器和第二激光器发出的激光射线。所述VR显控器用于分别接收所述定位器与所述控制器的包含有空间信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机，其中，每个定位器被设置于对应的摄像机上，摄像机的数量是拍摄需要而定；所述接收器以无线的方式与所述追踪器通讯，从而获取所述追踪器的包含有传感信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机。所述虚拟演播室根据获得的包含有空间信息的实时数据与包含有传感信息的实时数据，实时计算所述追踪器的空间位置。所述控制器包括：多个光敏传感器，通过感受来自所述定位器的红外LED阵列发出的阵列红外光线，从而划定所述拍摄区域。所述两个定位器固定于绿箱或蓝箱两侧立面外缘距离地面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统，包括：至少一个摄像机、与所述摄像机数量匹配的追踪器、与所述追踪器数量匹配的接收器、两个定位器、两个控制器以及VR显控器；所述VR显控器与虚拟演播室主机连接，所述至少一个摄像机分别与所述虚拟演播室主机连接，所述追踪器被设置于对应的摄像机上，所述接收器与所述虚拟演播室主机连接；所述两个定位器和所述和两个控制器分别与所述VR显控器通讯连接；其中，两个定位器之间相互通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR跟踪的虚拟演播室构建系统，包括：至少一个摄像机、与所述摄像机数量匹配的追踪器、与所述追踪器数量匹配的接收器、两个定位器、两个控制器以及VR显控器；所述VR显控器与虚拟演播室主机连接，所述至少一个摄像机分别与所述虚拟演播室主机连接，所述追踪器被设置于对应的摄像机上，所述接收器与所述虚拟演播室主机连接；所述两个定位器和所述和两个控制器分别与所述VR显控器通讯连接；其中，两个定位器之间相互通讯连接。2.根据权利要求1所述的虚拟演播室构建系统，其特征在于，还包括：调音台，通过USB线缆与所述虚拟演播室主机连接。3.根据权利要求1所述的虚拟演播室构建系统，其特征在于，所述VR显控器用于分别接收所述定位器与所述控制器的包含有空间信息的和传感信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机；所述接收器以无线的方式与所述追踪器通讯，从而获取所述追踪器的包含有传感信息的实时数据并发送给虚拟演播室主机。4.根据权利要求3所述的虚拟演播室构建系统，其特征在于，所述虚拟演播室主机根据获得的包含有空间信息的实时数据与包含有传感信息的实时数据，实时计算所述追踪器的空间位置。5.根据权利要求1所述的虚拟演播室构建系统，其特征在于，所述两个定位器固定于绿箱或蓝箱两侧立面外缘距离地面2米以上的相同高度，所述VR显控器以及所述控制器设置于所述定位覆盖的区域内，实现交互控制。6.根据权利要求1所述的虚拟演播室构建系统，其特征在于，所述虚拟演播室主机具有多个功能，包括：视频I/O、真三维场景载入、参数设置、导播切换、抠像、外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智鹏，颜庆聪，胡彦雷，孙阳，周华，
申请(专利权)人：北京美吉克科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11