[发明专利]一种主持人可视化的三维虚拟演播室互动控制的系统

说明书

(一)技术领域：

本发明主要涉及一种在三维虚拟演播室中通过触摸屏来实现对虚拟场景动画可视化控制的互动控制技术，是一种涉及电视台互动虚拟演播室播报，及其他领域的高端互动多媒体展示应用的人机互动虚拟演示系统。

(二)背景技术：

本发明是一种3D虚拟实时渲染引擎技术和可视化控制技术的结合，其中3D实时渲染引擎技术是一种目前广泛应用于电视台虚拟演播室的技术，它通过硬件将预先制作好的3D动画、虚拟场景在播出时实时地渲染出来并通过抠像合成技术与主持人、嘉宾的画面相结合，从而实现一种3D虚拟场景下的播报应用。其特点是利用3D技术能实现各种绚目的3D效果和虚拟三维物体的引入，并在同一节目中实现不同场景的切换，而完成很多实景演播室中不能达到的效果。

该类3D虚拟演播室的应用在广电有如下特点：

1、可渲染用通用的三维软件制作的场景

3D虚拟演播室系统。除兼容二维外，可用通用的三维软件如3d Studio Max及Maya制作出来的带有材质、虚拟灯光与摄像机、动画等三维场景。通过异常强大的硬件渲染器功能，可实时把三维物件或动画渲染成全D1分辨率，32位彩色的视频。

2、可直通实况或预录视频

当把视频与3D图像相混时，3D虚拟演播室系列可使使用者把直通视频粘贴到虚拟场景中的物件表面。可支持多路实况直通视频及多路AVI/MPEG视频，全D1分辨率或低一些。并能做出诸如玻璃或水波纹等效果。

3、可实现虚拟模块积木式组合

虚拟场景、虚拟大屏幕、虚拟物体、虚拟特效、外来视频、动画文件相互独立，可以随时积木式组合，并且均可以采用所见即所得的方式进行任意的运动轨迹编辑，均可以实现三维平移、旋转和缩放，并保证正确的透视关系。

4、可虚拟多个视频窗口

虚拟场景中可以添加多个虚拟大屏幕窗用于播放不同的视频，其中可播放两路外视频，并且不论虚拟大屏幕的位置如何，都能确保大屏幕中视频画面的广播级质量。虚拟大屏幕中的视频信号可接受分量视频、数字视频信号。

5、独特的虚拟摄像机让你可以从任何角度展示场景

虚拟摄像机可以用来拍摄远超出演播室范围的场景部分，即无限蓝箱功能。虚拟摄像机所拍片段可以和真实摄像机所拍的无缝结合在一起。

6、系统具有前景深度键功能

通过该功能可以方便的实现主持人在三维虚拟场景中的穿越和遮挡；并且无需任何操作就可以实现虚拟物体、虚拟视频板和虚拟特效环绕主持人运动，实现自动遮挡。节目主持人在虚拟背景层间可进行穿越，使得合成的画面更加真实。可实现刮风、下雨、下雪、太空遨游、火山爆发等虚拟效果，使节目制作更加真实和奇特。

7、系列系统具有多机位双通道功能

使得不同机位的输出可以方便的进行特技切换，实现淡入、淡出、划像、DVE等效果，也方便的实现了预监功能。

8、系列灵活性大、使用简便

当场景更换、机位变动时，重新进行摄像机与虚拟背景的定位非常简便，所有参数由计算机自动测定，操作人员仅需点击鼠标进行确认，前后仅需数分钟即可完成；

一旦定位完成，只需简单地按传统的摄像方法对摄像机作推拉、平摇和俯仰操作，即可实现虚拟节目制作。即使作多机位间切换，所需动作仅仅是用鼠标点击摄像机的视窗而已，且前景、背景、大屏幕窗口播出等多种视频成份均可在同帧场逆程内完成，保证了多机位切换无闪烁、无跳动、无黑场的无缝切换。

一个操作人员，即使是他接触时间不长，也会方便地操作本系统。操作人员用键盘、鼠标和手柄既可执行预设的节目单，也可进行修改。

9、系列可与其它A/V录制/编辑设备集成

任何的模拟或数字视音频输出都可与不同档次的A/V录制/编辑设备、特效、字幕、制作切换台集成，甚至连实时MPEG编码器进行压缩数字视音频的网络传输(含因特网)。

3D渲染引擎的常规控制技术是通过各家公司独自编写的控制软件来实现3D场景的编排、控制与参数设定。安装在后台的控制机上，控制人员通过软件与演播室中的主持人配合完成场景的切换和各种3D效果的控制。

因为受制于后台控制人员与前端主持人之间的协调同步问题使该类虚拟演播室节目在主持人的现场发挥和整体节目的连贯性上都大受影响，主持人不得不随时注意听耳脉中后台导播的指令，并且时刻观察旁边的监视器了解自己所处的位置，所做的动作是否到位，节目表现形式单一，仅仅是将背景和主持人合成在一起。