UCX-3D DV SE三维虚拟背景系统技术指标
本系统为单机位数字DV虚拟背景系统，支持DV、DVCAM、DVCPRO的输入输出。系统具有一路DV活动外视频输入，具有高性能的主机控制台、色键器、场景和掩膜生成器等，系统的结构框图附后。
摄像机拾取的包含蓝幕背景的前景信号送入虚拟背景系统中的色键器，与计算机输出的图形背景信号合成为虚拟背景系统的最终合成信号。
本系统具有一路数字DV外视频输入，一路DV数字视频输出，一路键输出信号，4:2:0:4，可实现虚拟物体和前景的遮挡和穿越。系统输出可接入非编系统或数字录像机进行采集。系统具有全场景抗锯齿功能，图像为专业级输出，图像清晰、色彩丰富。具有基于时间线的动画编辑，功能强大、易于操作的软件界面。
系统兼容PAL，NTSC制，整个结构设计采用分立集成的设计理念。
UCX-3D DV SE虚拟演播室的独特和显著的功能特点
1、瞬间自适应初始化定位
（1） 不需限定物理摄像机在演播室的摆放位置
（2） 不依赖于第三方参考目标定位。
（3） 真实摄像机对虚拟摄像机的直接初始化定位。
（4） 无需任何测量，可使多个机位和任意多个节目主持人在任意位置进行瞬间初始化定位，并同时对所有的主持人作正确的跟踪。
2、独特的高精度跟踪技术(选配)
（1） 8M频响的采集电路保证系统高精度高速度的跟踪指标。
（2） 摄像机机位数目可扩展，每个机位可自由地对虚拟摄像机进行跟踪。
（3） 系统采用机械跟踪方式，同时实现对机位前后、左右、上下移动和变焦、平摇、俯仰、旋转任意运动的高精度跟踪和高速度跟踪。
（3） 摄像机在演播室里可360度任意旋转和移动，实现高速度高精度跟踪。
（4） 系统跟踪不受舞台灯光、电磁波、声波及热光源的影响。
（5） 节目主持人在蓝箱中任意走动时跟踪精度和跟踪速度不受影响。
（6） 多个主持人同时在蓝箱中活动时，每个主持人均能与虚拟场景保持正确的跟踪关系。
（7） 多个虚拟大屏幕、多个虚拟物体、多个虚拟特效在跟踪中均能与虚拟演播室、节目主持人保持正确的空间位置关系和空间透视关系。
（8） 每个摄像机对虚拟场景的跟踪完全独立。
（9） 经过任意多次的切换，每个摄像机对虚拟场景的跟踪效果丝毫不受影响。
3、三维渲染技术
目前世界上速度最快、功能最强大的三维渲染引擎。
（1） 系统采用最新的并行PCI-E架构的图形工作站以及Matrox 最新的采集板卡，保证系统尽享最新工作站硬件迅猛发展的全部优势，使得系统渲染能力自动提高；
（2） 实时渲染面数超出世界上其它产品10倍以上，因此具有以下优点：
① 场景建模无约束；
② 大幅面、大场景、精细化、多特效，任意发挥；
③ 便于在复杂场景下实现动态阴影、全场景雾化、动态灯光、多路活动外视频和动画等计算量繁重的功能；
④ 系统操作实用性、可靠性和稳定性显著增强。
（3） 系统软件与硬件无关性，随着硬件升级换代，系统渲染能力自动增强。
4、独特的虚拟大屏幕任意位置播放效果
系统的虚拟大屏幕电视墙可以播放在虚拟场景的任意物体表面或者空中，可以在时间线上编辑控制，也可以无限制循环播放。三维虚拟场景中的所有虚拟物体的纹理贴图可以实时更换。
5、独特的素材库管理模块
系统屏弃了自定义素材库管理的模式，直接采用读去Windows资源管理器的方式，用户可以在Windows资源管理器下直接对素材管理，使得对素材库的管理更加方便。
6、独特的动态无限蓝箱功能
A、系统的动态无限蓝箱不需要任何测量；
B、摄像机任意推拉摇移无限蓝箱的范围自适应变化，始终锁死取景范围；
C、无限蓝箱的边缘可以256级平滑，大大降低了对蓝箱、灯光的要求；
7、独特的任意物体透明功能
三维虚拟场景中的所有虚拟物体都可以是半透明的，三维虚拟场景中的所有虚拟特效、活动视频也可以是半透明的，而且透明度可以在时间线上任意编辑指定，极大的丰富了系统的视觉效果。
8、独特的气象模块(选配)
提供开放的数据接口及多个气象制作模块，能够直接制作完成专业气象节目，系统可以直接制作出相关地区的气象状况，如该地区的云图、降雨、风力等气象总体趋势分析。气象模板的编辑、修改十分方便。
9、独特的指定遮挡和自动深度遮挡结合的功能
系统为了方便实现主持人在虚拟场景中的任意穿越，提供两种遮挡模式：指定物体遮挡——可以指定场景中任意某个虚拟物体总是在人前或人后；自动深度遮挡——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；
10、独特的全场景任意物体沿时间线的任意编辑播出
A、系统中的所有虚拟物体、活动视频、特技效果、虚拟灯光等的运动、旋转、缩放都可以在时间线上按帧编辑，都可以沿任意轨迹运动；轨迹曲线作为独立的事件存在，可以平移、旋转、缩放，可以按关键帧点进行编辑，可以和任意物体相关联以便于编辑；轨迹曲线可以被指定关联任意物体，运动速度也可以任意调节；
B、虚拟灯光不仅位置、姿态、颜色等全部属性可调，也可以在时间线上任意变化；
C、活动视频、特技效果的透明度也可以在时间线上任意编辑，可以实现淡入淡出等效果；
11、独特的虚拟相机浏览功能
由于系统具有超强的渲染能力，系统可以实现大幅面、大场景的精细化建模，因此系统添加了虚拟相机浏览功能，虚拟摄象机可以在场景中沿任意轨迹浏览，并可在时间线上任意编辑。
12、独特的真三维、两维半虚拟场景模型兼容风格
系统同时提供真三维虚拟演播室系统和两维半虚拟演播室系统两套软件，因此系统不仅可以直接读取3DMax、MaYA等著名3D建模软件生成的3DS格式的三维模型文件而无需任何转换，而且也可以直接采用数码相机拍摄或网上下载的任意一幅平面图像做虚拟背景输出同样无需任何转换，两维半虚拟场景中也支持三维物体，极大的方便了在不同场合下虚拟演播室的应用。
13、简单、易学、功能强大的界面风格
系统采用Windows 2003最新的界面编程风格，所有的窗口都可以自由拖动放、缩放、显示隐藏；系统自动保存上次的开机界面，每个操作者都可以保留自己喜欢的界面风格；时轨线、属性窗、四视图界面窗中的属性颜色都可以随时指定以便于找到自己要编辑的对象；所有的虚拟物体都可以显示/隐藏以便于系统的复杂编辑。
14、丰富完善的产品系列、独立的模块配置
系统支持单机位/多机位，单通道/多通道，多对一架构/单对单架构，固定机位跟踪/移动机位跟踪， SD SDI、模拟分量、Y/C、复合、DV等全部格式，自动景深识别系统等全部系列的虚拟演播室的配置，而且配置间的模块完全独立，硬件系统采用积木式的搭建，便于系统升级和原有设备的保值。
程序主界面
6、虚拟演播室灯光系统设计
A）布光的总体思路
灯具的要求：虚拟演播室灯光系统是建立在新型的三基色柔光灯的基础之上的，这种灯发光均匀、阴影小、发热少、色温恒定而均匀，光布在主持人脸上自然而逼真。此种灯满足了虚拟演播室对光线的基本要求。
区域布光：在虚拟演播室，为了增强节目的真实性，活泼性，主持人都会有一定的活动区域，因此,对前景（主持人）布光不能象新闻类布光—定位的点布光，而必须进行区域布光。
立体布光：传统的新闻类演播室一般都运用三点式布光原理就能满足电视灯光的要求，而虚拟演播室技术采用的是色键器消蓝技术进行抠蓝处理，因此，要消除蓝色对前景(主持人)的影响就必须要有立体布光的理念。
先前景布光，后蓝箱布光：因为三基色柔光灯发光面积大，对前景（主持人）布好光后，必将在蓝箱上产生一定的光照度。因此，前景照度符合要求后，再对蓝箱进行适当补光就能满足计算机抠蓝的要求。前景与电子背景完美融合的关键在于前景与蓝箱科学而合理的布光。
照度的要求：虚拟演播室的照度不同于传统演播室，它要求前景与蓝箱背景照度相匹配，追求光照的一致性。另外，虚拟演播室栏目的灵活性、电子背景的多样性也要求照度必须满足不同栏目、不同电子背景的需要。
B）几个注意点
面光方面：虚拟演播室的面光一般布得较低平，尽量避免产生主持人身上的初级投影。因为蓝箱反射光作用于阴影，通过计算机处理后，此阴影将会被色键器的蓝消除电路消除，从而影响输出的前景（主持人）的图像质量。虚拟演播室不建议加主光源，因为如果使用不当，可能出现投影环境的逻辑错误，而出现实际光源与虚拟光源的不一致性。另外，主光源在蓝箱上产生的次级投影也会影响计算机的图像处理。
逆光方面：传统的布光原则是逆光强于主光，从而凸现主持人鲜明的轮廓，增强空间立体感。虚拟演播室必须注意逆光的合理使用。太强的逆光，使蓝箱地面现得亮白而破坏蓝箱色调的一致性，影响计算机抠蓝效果；前景在蓝箱地面上的次级投影也会影响计算机的图像处理。而不用逆光或逆光太弱，则前景（主持人）象贴在电子背景上，很死板。因此，逆光的合理使用能很好地体现人与场景的关系，从而加强纵深感，增强三维立体效果。
侧光方面：虚拟演演播室必须加侧光。因为虚拟系统中的色键器采用蓝色消除电路，由蓝箱反射光作用于主持人衣物边缘上的蓝色调将被蓝色消除电路去除，出来的主持人边缘变黑。因此必须加侧光以消除主持人衣物边缘上的蓝色成分。
折散光方面：尽量避免主持人服饰的反射光、透明类道具所产生的折射光对蓝箱的影响，蓝箱上的高亮点会造成合成图像的背景部分出现雾状影像。
白平衡方面：注意避免蓝箱反射光对白平衡的影响。白平衡调整得不好，会造成掩膜信号电平变低和前景物体颜色失真。
虚拟演播室背景兰箱设计
根据演播室的实际尺寸，我们设计的背景兰箱尺寸如下：（注意：所有转角处的圆弧应平滑过渡）
虚拟背景兰箱正视图
虚拟背景兰箱俯视示意图
演播室系统主要设备性能指标
美国高创公司推出的SMARTMATTE系列色键是专用于虚拟演播室系统抠像的专业设备，是业内独有的采用内置DSP芯片进行色键算法处理的全数字实时抠像合成设备，使用简单、功能完善，采用线形键的方式对红、绿、蓝三种颜色进行抠像合成。色键的内置DSP芯片处理技术保证色键的内部处理为全数字运算，精度高，无任何损失，算法灵活，功能强大。
SMARTMATTE系列色键拥有业内最完善的产品配置，提供了包括HD SDI、SD SDI、YUV、Y/C、复合、HDV、DV等几乎所有视频格式的系列产品。同时还拥有一些灵活的配置，提供例如HD SDI前景入SD SDI出等组合方式，方便不同客户市场的需求。其中所有的上变换和下变换均采用三线形滤波的MIPMAP技术，最大程度的保证图像的广播级质量。
SMARTMATTE系列色键的主要功能：
- 按线形键的方式选择红、绿、蓝三种颜色进行抠像；
- 按亮色、暗色、灰色、红色、绿色、蓝色等不同现象调节前景物体透明度；
- 按红绿组合的中间色细调前景物体透明度；
- 按亮色、暗色、色彩组合等不同现象修正前景物体色彩失真；
- 按亮度、红色、绿色、蓝色等不同现象调节前景半透明物体的透明度、清晰度和色彩还原度；
- 按亮度、红色、绿色、蓝色等不同现象调节前景物体的阴影效果；
- 业内独有的对前景物体采用1/100像素级精度的柔化边缘、锐化边缘、缩减边缘，而且可以按照10多种不同方向和不同模板进行，对于虚拟演播室中常见的抠像效果不好而产生的黑边消除非常实用；
- 独有的噪波点、污点消除技术，可以处理抠像过程中由于光线变化导致摄像机光圈变化而引起的噪波以及蓝箱上的污点；
- 具有自动抠像功能和按像素点手动选择幕布抠像颜色两种模式；
- 背景模糊功能，当镜头推进时可实现背景虚焦；
- 输出控制可以选择输出前景、背景、掩模、合成等不同形式输出；
- 窗口控制可以生成无限蓝箱；
- 可以生成外键来实现虚拟演播室中的前景和虚拟背景物体的遮挡；
- 对调节好的参数进行文件保存、调用，文件数量不受限制；
- 可以对色键的视频输入、输出及同步方式进行选择。
河南广播电台设备样本
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