虚拟大屏-技术方案

机密文件BTV图形包装系统技术方案

目录技术响应方案简述 21. 虚拟演播室系统方案 32. 演播室4K大屏包装及互动点评系统响应方案 63. 主持人互动点评系统方案 84. 创意设计系统方案 8系统总架构图 12各区域工作流程介绍 131. Viz4K大屏渲染及互动点评系统部分 132. Viz虚拟演播室包装系统部分 143. 图形媒资数据库部分 151. 数据库工作模式： 152. 图形媒资库的使用 163. VizGraphicHub的用户管理与使用权限 164. VizGrahicHub的数据传输 19用户使用案例 22附件：产品资料 25技术响应方案简述本响应方案中的Vizrt（维斯亚迪）演播室图形包装系统，由虚拟图形包装系统，4K大屏包装及互动点评系统，以及设计系统等媒资组件系统组成架构。以上Vizrt系统的产品介绍、客户案例请见相关的产品技术文档。本方案将根据客户需求，凭借Vizrt多年来丰富的演播室在线包装系统搭建和制作的经验，提供以下系统配置响应方案。客户名称系统名称Vizrt图形系统输出制式HD/SDSDI;DVI输出分系统VizVirtualStudio虚拟图形系统VizEngine4K大屏及互动点评系统VizArtist设计制作系统VizGraphicHub图形媒资存储系统版本日期2014年12月虚拟演播室系统方案工作流程图虚拟演播室/虚拟植入播控系统虚拟包装播控系统:系统采用运行在HPZ420专用工作站平台上的VizVirtualStudio虚拟演播室设置和VizContenPilot模板制作与播出系统。利用设置系统可以进行虚拟演播室机械跟踪定位和校正；利用播出系统可以进行对文稿系统的集成，以标准的MOS协议方式实现从文稿系统端调取文稿播出表单，从而实现VizContentPilot播出串联单的自动生成。除此以外，在播出前编制播出串联单，在播出中按串联单内容随节目进程实时更新和替换前景和背景的文字、图片和三维物件。等。虚拟包装渲染系统渲染引擎包装系统：渲染系统采用Vizrt的高清渲染引擎VizEngine与播控系统端组成具备高效率的真三维虚拟演播实时渲染系统。系统硬件采用HPZ820专用图形工作站，和美国NVIDIA(英伟达)最高端的图形图像专业级Quadro系列视觉渲染板卡，同时系统采用DVSAtomix视频IO卡，从而在虚拟系统里实现多视窗的节目包装形式。包装视频源可通过高清视频矩阵或外来活动视频源进行源的切换。每个渲染引擎支持2路活动视频输入，在虚拟植入时摄像机信号会占用一路。利用该高性能的系统可实现无限层级，多物件多元素的真三维实时图形渲染的视觉效果。VizEngine是广播界最强大的时事图形渲染引擎，可以在虚拟或虚拟植入应用中，实时渲染各种前景和背景三维模型、图片、动画和文字效果。该虚拟演播的配置方案使得节目制作形式变得更为的广泛和富有想像，同时也非常适合于以资讯类节目，如再配合VizAnchor互动点评系统一起使用，主持人可以自由地选择与播控图形渲染，从而让节目效果形式变得更为灵活，生动。*备注：所支持的活动视频输入路数，将由实际所选择的视频IO板卡决定跟踪方式选择跟踪方式是虚拟演播室配置中最重要的一步。由于客户并不要求所有机位可以自由以手持或肩扛方式移动，摄像机脚架/摇臂也准备新购而非利用原有设备，跟踪方式建议采用全机械的跟踪方式，在本案中可以保障系统的跟踪精度和跟踪可靠性，与此同时还可以降低系统造价。机位1：知名品牌的固定三脚架的机械跟踪系统，带Eng镜头传感器、承托云台传感器和数据编码盒。可以支持摄像机平扫、俯仰、推拉、对焦的运动跟踪参数，跟踪精度和灵敏性高，支持摄像机快速运动中的跟踪。该机位为演播室主摄像机位，需要挂接题词器，脚架的理想承重范围在8公斤-26公斤范围。 建议选取中等承重的三脚架跟踪器，以方便挂提词器，可选择的型号为昭特（Shotoku）的SH100VR；香港捷图（DPS）V3978-PS1-VR固定式机械跟踪系统。SH100VR:含SH100VR带跟踪器的液压云台，8Kg-15Kg承重，100mm球碗+双伸缩手柄+SPI-5TO-34数据箱+电源适配器+TY-05镜头编码器+TDC100两级碳素纤维三脚架+DOL100脚轮V3978-PS1-VR：虚拟Pro-25E云台套装，单手柄，单级外摄三脚架和滑轮车，虚拟数据控制盒与镜头编码器，弹簧套装。弹簧承重18至26公斤。其他可选跟踪设备：摇臂方式：知名品牌的中型遥控摇臂跟踪系统，带Eng镜头传感器、承托云台传感器、摇臂运动传感器和数据编码盒。可以支持摄像机平扫、俯仰、推拉、对焦的运动跟踪参数，支持摇臂X/Y/Z轴运动的跟踪参数，跟踪精度和灵敏性高，支持摄像机快速运动中的跟踪。摇臂最大高度小于3.2米，大于2.8米，包括后端摄像机遥控手柄，在小型演播室中提供非常灵活的多角度运动镜头的拍摄。承重范围是10~15公斤左右。 可选择的型号为昭特（Shotoku）的TK-53VR中型摇臂跟踪系统；香港捷图（DPS）的SPJ-1046MKII摇臂式机械跟踪系统；Jimmy-StypeSuper超级系列：TK-53LVR：含:TK-53LVR遥控摇臂，+TG-13VR带跟踪器的遥控云台+SPI3TO-18数据箱+TY-05镜头编码器+SPi-TOUCH图像位置调整器+TI-04VR带实时数据输出升降台车。吊杆全长4861mm，最大镜头轴心高度3849mmSPJ-1046MKII：超级加长型虚拟摇臂，全长6.5米（20英尺），高度可达5米（17英尺），编码遥控4.5米（15英尺），装配电缆，虚拟数据控制盒与镜头编码器，重型三脚架和滑轮车，包括配重。Jimmy-Stypekit：摇臂系统套装：含包括：总臂长5.7米，虚拟云台，镜头控制配件，重型脚架，硬箱，云台电源适配器，BNC电缆，配重沙袋，Stype跟踪套装，镜头编码器，最大可承重22.6Kg。色键器和音视频延迟独立的硬色键：本方案推荐使用外部硬件色键器。同时，我们的虚拟演播室系统也可以支持渲染引擎系统内置的软件色键功能使用。推荐采用美国的Ultimatte11的高清色键器，从而以硬件处理的方式来实现色键抠像效果。由于维斯虚拟演播室渲染具有2~3帧的延迟，一般需要在摄像机后增加高清视频延迟卡，来保证所有摄像机信号在切换时保持同步，由于Ultimatte11内置高清视频延迟器，不需要另外配置独立的高清视频延迟卡。视频延迟系统：音频延迟一般可以由调音台来支持，如调音台不能支持音频延迟，也可以通过增配CrystalVision的音频延迟卡来解决，需要一路音频延迟卡，安装在CrystalVision的机箱内。此时需要确定演播室采用数字还是模拟音频。设计系统权限推荐选择整合输出的设计系统（浮动许可）：配置一套整合的虚拟场景设计系统VizArtist，支持在虚拟演播室内进行场景的修改和调试，并支持制作各种虚拟三维环境中的字幕功能。虚拟演播室和虚拟植入系统的切换Vizrt系统支持非常简单的虚拟演播室和虚拟植入系统的切换，在虚拟景区和实景区都已经做好对位的情况下，当从虚拟景区移动到实景区时，只需要把色键器设为直通就可以了。在信号上，虚拟演播室是把摄像机信号直接给到色键器，然后渲染引擎负责渲染前景和背景虚拟画面给色键器进行合成。虚拟植入是把摄像机信号直接给渲染引擎，由渲染引擎合成后给视频切换台，此时色键器为直通状态。演播室4K大屏包装及互动点评系统响应方案工作流程图经过VizEngine的实时渲染，从而得以实现对4K超高分辨率大屏的支持。大屏包装播控系统大屏包装播控系统：采用运行在HPZ420专用工作站平台上的VizContentPilot模板制作和播控系统。利用该系统可以进行对文稿系统的集成，以标准的MOS协议方式实现从文稿系统端调取文稿播出表单，从而实现VizContentPilot播出串联单的生成。除此以外，还支持根据所需要播出的串联表单格式，以特定的脚本语言规则从XML或文本模式串联单的手动导入。同时在播出前管理员所编制的播出串联单，在播出中按串联单内容随节目进程可实时更新和替换，包括文字、图片和三维物件等等。大屏包装渲染系统4K大屏包装系统：包装渲染系统采用Vizrt的高清渲染引擎VizEngine经全屏三维实时渲染组成具备超高分辨率的图形系统。系统采用HPZ820专用图形工作站，和美国NVIDIA(英伟达)最高端的图形图像专业级Quadro系列视觉渲染板卡，在添加了QuadroSync卡后可支持多块Quadro显卡的超高分辨率大屏三维图形实时渲染。同时系统采用MatroxXimo2的视频IO卡，可支持2/4路活动视频输入，从而在大屏系统里实现多视窗的节目包装形式，包装视频源可通过高清视频矩阵或外来活动视频源进行源的切换。利用该高性能的系统可实现1920x1280；3840x2560；4096x3072；7680x5120等超高分辨率的大屏实时三维图形视觉效果。该配置非常适合于以资讯类节目，同时配合VizAnchor互动点评系统，或在大屏植入触控功能（红外线边框）一起使用，从而使得节目的互动效果更为有趣，形式也变得更为灵活，生动。主持人互动点评系统方案工作流程图互动点评系统虚拟互动点评系统：采用一个VizrtAnchor组成具备触摸点评点控的交互式播控系统。系统采用美国AppleIpad平板电脑为控件，运行在IOS平台上的VizAnchor系统通过WI-FI网络传输，可实现点评点控渲染引擎的实时包装。同时在VizrtAnchor播控端通过PreviewSever服务可以实现提前预览播出效果，以方便主持人及管理人员操作和使用，确保所需要播出的图形图像效果准确，无误。通过VizrtAnchor互动点评系统，我们还可以同时控制多个渲染引擎端。比如多组大屏包装系统，多组在线包装系统，以及虚拟包装系统等等。操作安全，实时，准确，从而实现包装系统的系统化，集成化。系统周边产品网络设备：系统所用CISCO千兆网络交换机以及无线网络环境创意设计系统方案工作流程图软件介绍VizArtist是一款用于制作绚丽的实时图像的先进的实时动画图像创作系统。它由一个简单的，基于拖拽操作的用户界面以及尖端的的三维动画及设计工具组成。它是一款能够同时编辑三维或二维元素以及文字的设计软件。你可以导入由其他软件创建的二维或三维物体，或者使用Vizlartist直接创建这些元素。制作完的场景可以被保存下来用于在Vizlengine上播出。VizArtist可以支持任何一种由二维设计软件如：PhotoShop，paintbox等制作的二维图片（tif，tga，bmp，jpg等等）。视频片断也可以在Vizlartist中使用。(Mpeg2，DIF，AVI)。任何VRML格式的三维物体可以轻松的被导入到Viz中去，也包括XSI格式(SoftImage)和DXF格式。我们也支持一个实时的模型库(viewpoint)。

实时特效插件丰富的插件功能设计师使用VizArtist可以轻松、迅速地制作大量的实时三维动画。然而，为了优化工作流程，Vizrt也提供大量的特效插件得以在数秒内创造高质量的动画，从而省去了大量的设计时间。VizTextFXVizArtist的三维特性意味着一串文字可以被作为独立或者成组的三维物体，并能在三维场景中制作动画和进行操作。为VizArtist设计的VizTextFX插件向设计师和栏目编导提供了一系列已经制做好了的文字动画，这将彻底改变直播节目图形画面的外观和效果VizRealFXVizRealFX是为VizArtist设计的一个使得设计师能制作粒子效果的插件。粒子可以和任何物体结合并能实现任何方向，任何大小的喷射，并且可以对其增加重力效果。VizRealFX可以实现真实的雪、雾、烟、火焰、下雨和起泡的效果VizSplineFXVizSplineFX是由Vizrt为VizArtist设计的最新一款插件。VizSplineFX被设计用来极其简单的创建战术地图或为新闻节目打开基于曲线的图像。VizAudioFXVizAudio可以通过电脑声卡播放wav和MP3格式音效或者结合MatroxX。mio™视频卡嵌入视频共同输出声音。声音播出是通过动画时间线来触发的，并每个场景支持16路同步音频通道且每个通道支持多个音频文件。这个插件也支持三维音效：场景中的物体可以被标志为音源，而当前的摄像机作为了一个收听者，声音的传播方向，音量和多普勒效应都会自动计算。VizVideoFXPC平台上的VizEngine可以配置为带有MatroxXmio™视频IO卡（可选）。搭载视频卡的VizEngine将会具有以下的增强功能.实时的视频输出(填充信号以及键信号)，高标清(NTSC或PAL制式).两路独立的高标清的视频输入(RGB)或者一路带键的彩色信号输入(RGBA)用作背景或者动态视频贴图。内嵌的线性键功能二维的DVE：可以对实时输入的视频或回放的视频文件实现硬件特效如：位移，缩放以及混合动画。支持以下格式的视频回放：DVCPRO25Mbit，50Mbit，MPEG2，andIMX。音频：支持对嵌入的音频进行混合以及播出，并能调节声音的延迟。系统总架构图各区域工作流程介绍Viz4K大屏渲染及互动点评系统部分系统图系统软硬件配置软件:VizTrioHD大屏包装系统包含2路HD/SDSDI输入的Viz|Engine全屏实时三维渲染引擎VizAnchor互动点评系统VizMSE互动点评许可VizPreviewSever系统VizMultiPlay多屏播控系统硬件:实时三维全屏图文控制机HPZ420含实时全屏图形渲染和播出服务器HPML350AppleIpad平板电脑平台Viz4K大屏渲染系统框架及流程根据上述系统图连接示意4K大屏渲染系统由独立的大屏渲染硬件平台HPML350组成，硬件平台内置有双NVIDIAQuadroK5000显卡，和QuadroSync同步卡。当VizEngine渲染引擎以DVI/VGA全屏模式输出画面时，大屏将以3840*2650分辨率的方式显示实时整幅真三维4K画面。QuadroSync卡在其中起到桥接各显卡视频显示以及锁相功能。最后主持人可以利用VizAnchor互动点评系统在IPAD端进行实时，自由的播控图形。主持人互动点平系统框架及流程运用根据上述系统图连接示意IPAD互动系统可以通过的无线局域的方式和VizEngine图形渲染系统进行连接与控制。除了超高分辨率的大屏图形的VizEngine，也包括，虚拟演播室和虚拟植入，在线包装图形等都可以无缝地接入互动系统进行任意地控制与播出。本方案中的大屏图形渲染引擎和配套硬件都能支持2路高清的SDI活动视频输入，并在图形系统上播放，并可以支持对活动视频窗口进行各种动画特效的操作。大屏图形系统的VizEngine同时可以支持来自音频切换台的音频信号，并在场景中控制播出。虚拟实时渲染的场景里任意元素的进出动画，如图片、动画和视频，可以由主持人用IPAD互动点评系统来播控和发出命令，控制三维包装元素来进行指定的动作。丰富的数据接口支持，能很好的支持当前主流的数据库，例如Oracle﹑SQL﹑ODBC﹑Excel﹑XML﹑TXT等数据源类型。Viz虚拟演播室包装系统部分系统图系统软硬件配置软件:VizVirtualStudio虚拟演播系统包含2路HD/SDSDI输入的Viz|Engine全屏实时三维渲染引擎实时特效插件包硬件:实时三维全屏图文控制机HPZ420含2路输入的实时全屏图形渲染和播出服务器HPZ820VizVirtualStudio系统框架根据上述系统图连接示意描述：每一台VizEngine都支持高/标清SDI实时视频输入，可通过贴图的方式在三维物体上显示或者通过二维的DVE显示效果(可以控制缩放比，裁切，物体坐标以及透明度)。当输入实时活动视频时，视频将产生2-3帧的延时，由视频延时器或色键单元对延时进行校正处理。对应的音频信号可以通过Matrox卡的AES/EBU输入/出技术在VizEngine中进行相对应的声音延时控制。每一台配置Matrox视频IO卡可支持4路实时高清或标清的活动视频输入。高性能实时渲染图形经NVIDIA（英伟达）的Quadro专业级高性能显卡，支持多倍数抗钜齿，支持多达4GBGDDR5的显存容量，高达256-bit的显存位宽和173GBps的显存带宽。同时结合媒资数据管理系统（VizGraphicHub）操作使用，从而完成所有系统结构。播控工作流程演播室播控人员先启动VizStudioSetup软件，通过与启动了VizIO终端的VizEngine渲染引擎相互通信，经此来完成虚拟演播的跟踪定位与设置。之后打开播控软件VizContentPilot，通过该软件来导入媒资数据管理系统里的素材和模板来制作所需要的播出串联单。同时按规则编排相应的播出节目表单进行播出。演播室里播控人员可以调用控制机本地的串联单进行播出控制，同时可以通过读取特定的格式的XML或者TXT自动生成本地节目播出表单。播控人员可以按照节目要求生成节目表单，每个节目表单可按要求创建串联单。播控人员可以控制多个串联单，也可以控制多个输出引擎。最后播控人员检查串联单后，将修改好的串联单根据实际情况通过播控软件进行加载播出，输出引擎包装。图形媒资数据库部分数据库工作模式：VizGHServer共有5种登录模式：Localhost模式：本地用户登陆VizGHServer，适用于不用外部网络连接的本地VizArtist单用户使用。VizGH5/4FREE模式：该模式允许同时有5个客户端连接到服务器，适用于小型的Viz3设计工作组。VizMultiuser模式：该模式允许同时有多于5个的客户端连接到服务器，适用于有一定规模的Viz3设计工作组。VizGHReplicationServer模式：VizGHMainServer镜像所有数据并将其发送到正在运行的VizGHReplicationServer上。VizGHMainServer模式：VizGHMainServer对于所有VizArtist客户端都可见，在故障转移解决方案中VizGHMainSever会将所有客户端重新指定到已配置好并正在运行的VizGHReplicationServer上。其中4，5为配套的，互为实时热备的模式。图形媒资库的使用所有包装设计工作在统一的VizGraphicsHub场景库下，所有经过授权的用户可以即时访问当前的场景及场景素材，包含，图片，字体，三维物件，音频，材质等。作为场景存储系统解决方案的重要环节，Vizrt提供的VizGraphicsHub是综合性的多用户的场景数据库。在VizGraphicHub系统中，场景系统能够合理利用计算机的硬件系统，基于不同用户角色，对制作部门制作的场景进行安全的存储，并对其中场景素材做到统一的管理，包括添加，删除，搜索等数据库应用操作。并且做到不同的物理场景数据库之间的相互安全备份机制，保证场景数据的安全交互。VizGraphicHub可以作为存储一台单独计算机或者所有计算机的场景资源的存储中心。这个场景资源管理数据库提供高效的文件存储与传输功能，并保持数据的连贯性。VizGraphicsHub启动数据库服务，并把公共存储做为场景的媒体文件保存区，场景库包含了用户认证、管理及场景保存三种功能，为自由标准的数据库，创作人员、应用人员的帐号全部由VizGraphicHub维护。VizGraphicHub的用户管理与使用权限用户管理：VizGrahpicHub可以设定不同的用户组，并在组内添加不同的用户。每个组，每个用户，分别可以设置，UserRight，用户的权限。GroupRight，用户组的权限。WorldRight，用户组外，其他权限。权限设置：因此我们可以对每个目录，及目录内素材，分别指定用户，并设置不同权限。

VizGrahicHub的数据传输GH数据库内传输可以通过VizGraphicHubManager将Viz2.X的打包文件，导入到对应的GraphicHub中。可以通过VizGraphicHubManager将库中的素材，通过拖拽的方式，复制或链接到任意位置。GH数据库间传输通过VizGraphicHubManager同时登入2个GraphicHub中，通过拖拽的方式，复制任意素材，从一个库的任意位置，到另一个库的相应位置。（CCTV财经使用的方式）将一个库中的素材，手动打包，将打包文件通过共享文件夹，由另一个库访问，并解包，导入库中。（CCTV新闻使用的方式）通过VizGraphicHubManager的组件DeployAgent发布代理功能，设置相应的发布与导入策略，自动地将符合条件的素材，从一个库的指定位置，传输到另一个库的指定位置。媒资库之间的数据迁移在C区内我们推荐通过GHManager的方式，进行场景数据迁移，流程如下：设计师在设计库中设计完成常规场景，和一些特殊场景，例如题图场景。这些场景均为模板化使用。设计库中的场景经过审核后，认为可以播出使用时，设计师通过VizGHManager应用程序将将常规场景从设计库中，推送至播出库中的特定位置。此场景转移工作，只需当常规场景发生变化时进行一次。日常不需反复操作。如下图拖拽操作：与常规场景有所区别，日常根据不同节目需要，需要单独制作一些特殊场景，例如题图场景，此工作，需要每日转移不同的场景，为日常操作。图形媒资库的安全备份方式：安装VizGraphicsHub的服务器连接公共存储媒介，如NAS盘阵。同时运行GraphicHub的服务器运行Vizrt的Nameserver服务，提供命名服务，确定当前场景库的类型和名称。在设计端，Viz