一种三维虚拟演播室系统技术方案

本发明专利技术公开一种三维虚拟演播室系统，本发明专利技术涉及虚拟演播技术领域，用于解决现有技术中“一对一”信号通道模式下多讯道三维虚拟演播室系统配置复杂、成本高、使用者需要对每个硬件设备的使用均熟练掌握，导致技术操作难度大的问题。包括：工作站、信号采集设备，一个工作站连接有多个信号采集设备，采用“一对多”信号通道的结构方式，渲染和控制一体，工作站中至少集成有软色键程序模块、信号输入程序模块、输出程序模块、切换台程序模块、调音台程序模块以及视频文件录制程序模块，将周边设备功能软件化，实现了高度集成、多功能一体化，减少多讯道三维虚拟演播室系统硬件配置，提升硬件资源使用效率。源使用效率。源使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维虚拟演播室系统


[0001]本专利技术涉及虚拟演播
，尤其涉及一种三维虚拟演播室系统。

技术介绍

[0002]三维虚拟演播室由传统色键技术发展而来，是一种独特的电视节目制作技术，其实质是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，使人物与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者的融合，以获得完美的合成画面。
[0003]通常，三维虚拟演播室系统主要由四部分组成：1)获取摄像机运动数据的传感跟踪系统；2)生成与摄像机运动相匹配的虚拟背景渲染系统；3)控制、选择摄像机的前景通路系统，包括切换器、特技台和前景视频延时器等；4)将前景、背景无缝合成的键控系统。早期三维虚拟演播室系统价格不菲，主要用于大型电视台节目制作。在电视台的三维虚拟演播室中，无论是大型活动晚会节目制作，还是新闻或天气播报、现场访谈都可以采用设计师创作的虚拟舞美场景配合摄像机拍摄，创造出逼真、丰富的虚实结合的视频画面。
[0004]近年，随着电视技术、计算机技术、数字化以及网络多媒体平台突飞猛进的发展，市场(例如，商业、军事、教育等多个领域)对于三维虚拟演播室的多元化应用需求也在迅速增多。但传统三维虚拟演播室在当下新媒体时代有着一定的局限性：首先传统三维虚拟演播室系统组成相对复杂、价格较高；其次对于使用者的应用技术水平要求也非常高；最重要的是传统三维虚拟演播室原生仅支持SDI输入和输出接口，通常SDI信号采用同轴线缆传输距离的理论值为100米左右，难以满足以数字压缩和无线网络技术为支撑的新媒体平台应用需要。
[0005]因此，亟需提供一种更为可靠的三维虚拟演播室系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种三维虚拟演播室系统，用于解决现有技术中“一对一”信号通道模式下多讯道三维虚拟演播室系统配置复杂、成本高、使用者需要对每个硬件设备的使用均熟练掌握，导致技术操作难度大的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种三维虚拟演播室系统，所述三维虚拟演播室系统至少包括：
[0009]工作站、信号采集设备；一个所述工作站连接有多个所述信号采集设备；所述工作站中至少集成有软色键程序模块、信号输入程序模块、输出程序模块、切换台程序模块、调音台程序模块以及视频文件录制程序模块；
[0010]所述信号输入程序模块兼具多种形式输入信号源，支持对多种输入信号进行抠像并与虚拟场景进行合成；所述视频文件录制程序模块用于将制播画面在系统内部实时编码录制成视频文件；所述软色键程序模块用于将抠像后的前景信号与三维虚拟场景进行合成；所述输出程序模块支持多种视频信号形式输出，用于将合成信号直接输出。所述调音台
程序模块用于对输入信号和输出信号进行音频调节；所述切换台程序模块用于对主监PGM画面和预监PVW画面切换控制，并进行视频混合叠化
[0011]可选的，所述跟踪传感模块至少包括有轨跟踪传感单元以及无轨跟踪单元，所述无轨跟踪单元用于采用虚拟场景定位技术实现虚拟摄像机的运动与三维场景无缝实时结合。
[0012]可选的，所述三维虚拟演播室系统支持有轨传感跟踪以及无轨跟踪；
[0013]所述有轨传感跟踪通过使用机械传感跟踪设备，对信号采集设备的位置及其移动进行跟踪、运算，生成的跟踪数据流通过串口线缆或网络传输到工作站，经过传信号输入程序模块，交由所述三维虚拟演播室系统的计算机程序对数据进行运算分析，自动调整三维虚拟场景的景深景别变换，以配合信号采集设备位置在同等比例蓝箱或绿箱内的移动。
[0014]可选的，所述无轨跟踪采用虚拟场景定位技术实现虚拟信号采集设备的运动与三维场景无缝实时结合；通过驱动虚拟信号采集设备，跟踪定位三维场景的移动变化，实现各机位镜头推、拉、摇、移或航拍运动效果，真实信号采集设备拍摄的对象和三维虚拟场景同步变化运动。
[0015]可选的，所述三维虚拟演播室系统还包括：
[0016]动态无限蓝箱模块，用于提取蓝箱或绿箱区域，生成色键信号，将前景视频图像中非蓝箱或绿箱内的景物通过裁切及三维场景覆盖的方式进行滤除；局部抠像屏蔽程序模块，用于采用局部抠像屏蔽技术，通过识别关键色和控制区域框选的方式实现屏蔽局部区域抠像功能；在前景图像中选择要保护的抠像屏蔽对象或区域，允许物体以及区域内的蓝绿元素在对应蓝箱或绿箱中不被抠像处理。
[0017]可选的，所述三维虚拟演播室系统还包括：
[0018]UDP网络接入程序模块，用于使信号采集设备的传感跟踪数据接入三维虚拟演播室系统；
[0019]文件控制与播放程序模块，用于播放和控制多场景下的视音频、图片或PPT文件；
[0020]画中画模块；用于画中画布局，在输出画面中同时显示两路信号。
[0021]可选的，所述三维虚拟演播室系统还包括：
[0022]多画面预监程序模块，用于三维虚拟演播室系统扩展屏幕呈现1至10路输入、预监、主监信号的组合画面，实现多画面预监功能；
[0023]图文包装程序模块，用于扩展字幕图文包装技术。
[0024]可选的，所述三维虚拟演播室系统支持多路前景图像信号输入、文件素材播放、RTMP流、IVGA信号以及NDI流形式的CG包装信号输入。
[0025]可选的，所述三维虚拟演播室系统还包括：
[0026]2个素材文件播放的输入通道；每个素材文件播放的输入通道分别对应有输入显示窗口以及控制窗口，支持本地或网络磁盘多类型素材的播放与控制；
[0027]1路RTMP流输入通道；放置在三维场景的目标窗口中或作为主画面与虚拟合成信号进行混合切换；
[0028]1路IVGA输入通道；以网络方式将与所用三维虚拟演播室系统同网段的计算机画面进行实时抓取，放置在三维场景的目标窗口中或是作为主画面与虚拟合成信号进行混合切换；
[0029]1路CG包装信号输入通道；为带Alpha透明通道的NDI流，与主画面进行叠加合成，完成与外来CG包装系统的集成。
[0030]可选的，所述三维虚拟演播室系统还包括：
[0031]航拍摇臂轨迹模块；用于在摇臂时间线上设置多个关键节点及节点机位，通过多机位间的切换移动，实现摇臂巡航拍摄效果。
[0032]与现有技术相比，本专利技术提供的三维虚拟演播室系统，一个工作站连接有多个信号采集设备，采用“一对多”信号通道的结构方式，渲染和控制一体，工作站中至少集成有软色键程序模块、信号输入程序模块、输出程序模块、切换台程序模块、调音台程序模块以及视频文件录制程序模块，将周边设备功能软件化，实现了高度集成、多功能一体化，减少多讯道三维虚拟演播室系统硬件配置，提升硬件资源使用效率。
附图说明
[0033]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0034]图1为现有技术中传统两讯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维虚拟演播室系统，其特征在于，所述三维虚拟演播室系统至少包括：工作站、信号采集设备；一个所述工作站连接有多个所述信号采集设备；所述工作站中至少集成有软色键程序模块、信号输入程序模块、输出程序模块、切换台程序模块、调音台程序模块以及视频文件录制程序模块；所述信号输入程序模块兼具多种形式输入信号源，支持对多种输入信号进行抠像并与虚拟场景进行合成；所述视频文件录制程序模块用于将制播画面在系统内部实时编码录制成视频文件；所述软色键程序模块用于将抠像后的前景信号与三维虚拟场景进行合成；所述输出程序模块支持多种视频信号形式输出，用于将合成信号直接输出；所述调音台程序模块用于对输入信号和输出信号进行音频调节；所述切换台程序模块用于对主监PGM画面和预监PVW画面切换控制，并进行视频混合叠化。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维虚拟演播室系统还包括：跟踪传感模块；所述跟踪传感模块至少包括有轨跟踪传感单元以及无轨跟踪单元，所述无轨跟踪单元用于采用虚拟场景定位技术实现虚拟摄像机的运动与三维场景无缝实时结合
。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维虚拟演播室系统支持有轨传感跟踪以及无轨跟踪；所述有轨传感跟踪通过使用机械传感跟踪设备，对信号采集设备的位置及其移动进行跟踪、运算，生成的跟踪数据流通过串口线缆或网络传输到工作站，经过传信号输入程序模块，交由所述三维虚拟演播室系统的计算机程序对数据进行运算分析，自动调整三维虚拟场景的景深景别变换，以配合信号采集设备位置在同等比例蓝箱或绿箱内的移动。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无轨跟踪采用虚拟场景定位技术实现虚拟信号采集设备的运动与三维场景无缝实时结合；通过驱动虚拟信号采集设备，跟踪定位三维场景的移动变化，真实信号采集设备拍摄的对象和三维虚拟场景同步变化运动。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维虚拟演播室系统还包括：动态无限蓝箱模块，用于提取蓝箱或绿箱区域，生成色键信号，将前...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁海昕，
申请(专利权)人：地球山北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：