虚拟演播室系统设计方案

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1、. . . . 虚拟演播室系统技术方案目 录第一章总体需求分析61.1详细功能需求61.1.系统安全性需求71.2.系统扩展性需求7第二章新奥特视频公司简介82.1 公司概况82.2主要产品服务92.3 重大转播活动122.4 公司荣誉132.5 自主知识产权152.6 合作伙伴16第三章新奥特虚拟演播室系统简介17第四章系统设计参考标准与原则184.1虚拟演播室设计参考标准184.1.1. 视音频编码与复用标准184.1.2. 系统综合布线类184.1.3. 信息技术软件质量标准184.1.4. 视频网络接口标准194.2 虚拟演播室系统设计原则204.2.1. 安全可靠性原则204.2.2

2、. 易维护可管理原则204.2.3. 良好性价比原则204.2.3. 扩展性原则204.2.4. 兼容性原则20第五章相关虚拟演播室技术介绍225.1.1.摄像机跟踪系统225.1.2. 虚拟场景生成系统245.1.3视频合成系统；25第六章 Mariana.VS 虚拟演播室技术266.1 Mariana .VS系统的“十大独有核心技术”:266.1.1. 创新技术、自主产权、高端高效渲染引擎：266.1.2. 高质量的渲染效果：266.1.3 智能识别快速定位跟踪技术：276.1.4 多元素、多图层可选择性跟踪技术：276.1.5 有机的“制”、“播”分离和集合技术：276.1.6 全三维“

3、多元素”高效融合技术：276.1.7 多效视频处理技术：286.1.8 动态数据库技术：286.1.9 灵活的平台共享和兼容技术：286.1.10多领域实用性：286.2 Mariana.VS虚拟演播室系统架构296.2.1 Maraina渲染引擎296.2.2虚拟场景/模板设计器(Designer)306.2.3. 虚拟演播室控制播出器(VS Control)306.3 Mariana.VS虚拟演播室系统功能特点326.3.1. 高精度的传感跟踪技术：326.3.2. 高质量实时三维渲染：326.3.3. 三维场景、字幕与视频无缝结合：336.3.4. 开放式、插件式、网络化的整体架构：33

4、6.3.5. 独创的丰富的库管理功能346.3.6. 强大的实时编辑功能：346.3.7. 功能强大的三维图文功能和特效：356.3.8动感十足的三维动画功能和特效：366.3.9. 实时生成三维统计图表功能：376.3.10. 无限蓝箱功能：376.3.11. 独特的指定遮挡和自动深度遮挡结合的功能：376.3.12. 任意的三维视频开窗功能：386.3.13. 高精度抠像色键合成系统：396.3.14. 专业的气象制作功能模块：Mariana. VW虚拟气象制作系统406.4高可靠性与高兼容性的系统结构设计426.4.1 一对一的独立通道化的设计结构426.4.1.1 “一对一独立通道”的

5、结构方式具有以下优点：436.4.2. “多对一”的设计结构446.4.2.1. “多对一”的系统结构方式具有以下优点：44Mariana.VS虚拟演播室系统与其他虚拟演播室系统的比较45附件一：虚拟场景展示：57附件二：竣工项目工程展示：59方案说明与特点介绍n 方案中所采用Mariana .VS虚拟演播室系统是新奥特公司结合最新的三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术，强劲推出的全新一代真三维虚拟演播室系统；n Mariana .VS虚拟演播室系统采用新奥特公司自主研发的强劲、高效的Mariana三维渲染引擎，为三维虚拟场景、三维虚拟图文应用提供功能强大的渲染平台；突破原有虚拟演播室

6、完全基于OPEN GL平台所受到的渲染能力和效果的限制，从场景的整体渲染和场景中物体的个体局部渲染的效果上都实现了质的飞跃；n Mariana三维渲染引擎利用GPU高级编程语言开发，采用了包括纹理缓存、渲染状态缓存、GPU编程等一系列手段，为三维图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力和强大的渲染能力，充分发挥高端图形加速卡GPU可编程渲染管线特性，能够实时渲染多个复杂的三维虚拟场景；n Mariana .VS虚拟演播室系统拥有独立的主控工作站与图形渲染工作站并采用高效千兆以太网连接，从而有力地保证了系统安全；n Mariana .VS虚拟演播室系统采用开放式的整体架构和开放式的软件结构，整个系统

7、包括场景模板设计器、渲染器和播出控制器，真正实现了“制作”、渲染”、“播出”分离的高稳定、高安全、高质量的工作模式；n Mariana .VS虚拟演播室系统采用机械光电跟踪传感方式，基于新奥特公司自主研发智能识别分析算法技术，瞬间自动确定演播室多机位摄像机高精度初始定位；n Mariana .VS虚拟演播室系统充分考虑摄像机镜头聚焦对跟踪精度的细微影响，真正保证在摄像机连续高速、高频率运动时，前景背景不漂移、不撕裂、不错位；n Mariana .VS虚拟演播室系统提供高、标清兼容的制作系统，支持多种动态纹理，支持多种三维场景描述格式，支持.bmp、.tga、.jpg、.png等常用图像格式。同

8、时，可以兼容所有的演播室周边设备；n Mariana .VS虚拟演播室系统含专业的气象制作功能模块：Mariana .VW虚拟气象制作系统插件，系统提供专业的气象数据接口, 全面支持24、48、72小时标准报文格式，同时兼容自定义的各种指数预报报文格式，系统能将这些气象报文即时更新、自动生成各类模板。同时，系统强大的三维处理能力，使得专业气象制作不再停留在平面的图形处理阶段，而是实现了真正三维空间处理，节目效果非常的绚丽！n Mariana .VS虚拟演播室系统采用国外进口高端外置抠像色键，保证对物体边缘、烟雾、透明体、阴影等进行高质量抠像处理；n Mariana .VS虚拟演播室系统广泛应用

9、于广电行业、教育机构、网络的高端节目制作和包装；n 公司具有完善的售后服务体系，总部和分公司将提供全方位，全天候、立体化的技术服务，随时响应客户的需要。项目实施阶段总部会派经验丰富的项目经理、系统工程师以与培训工程师提供现成的项目实施与管理，同时提供针对不同人员的系统维护与使用培训，项目实施过程中分公司将有工程师全程参与，方便未来系统服务。项目实施完成将提供完善的技术资料，包含系统的相关图纸，安装手册，使用手册与项目的维护手册，以方便未来系统的维护与管理。第一章 总体需求分析1.1详细功能需求传统演播室的工作流程中，场景需要实际搭建，在实景制作、不同栏目之间的实景更换、实景修改等方面都存在着很

10、大的局限性。同时，搭建实景拍摄无法在背景中加入很多动感的元素，整个节目画面比较呆板，无法给予电视观众视觉上的享受和视觉冲击力。另一方面是搭建实景演播室会使得工作量增加、材料浪费严重、工作效率降低、不利于消防安全等。因此现在很多用户在设计演播室方案时，都会开始考虑使用虚拟演播室来制作节目。随着计算机技术、图文图像技术、传感跟踪技术、色键处理技术水平的高速发展，国虚拟演播室技术的功能日趋完善，系统日趋稳定，现虚拟演播室系统已经被越来越多的应用于电视制作机构的各类栏目的制作和创作中。1、用于多档栏目制作 虚拟演播室系统可以导入不同类型的虚拟场景，如：新闻、访谈、体育、气象、课件制作、专题报道等。可以

11、打破传统制作手段，自由创作三维虚拟场景，充分发挥人们的无限创意。这样，势必减少演播室数量需求，减少传统设备需求。2、提升节目制作效率在虚拟演播室系统中，能对三维场景以与场景中物体的形状、位置、纹理、虚拟灯光效果、特技、动画等等属性都可以进行实时的调整。在时效性栏目中，快速直观的修改和编辑三维场景可以让用户在很短的时间完成背景的调整，大大提升了节目制作的效率和效果。3、栏目改版 我们许多电视节目制作机构在栏目改版的时候犯难，虚拟演播室系统可以很好的为用户解决这个问题。引入的多种多样的三维元素、动感的效果、强烈的视觉冲击力、仿佛身临其境的粒子效果.，给我们的栏目改版提供一个最可靠的制作工具。4、

12、加入广告容 传统演播室如要加入指定的广告容往往是件困难的事，虚拟演播室系统可以允许在三维场景中的任意位置，添置各种形态，各种变幻，静动结合的广告容。1.1. 系统安全性需求虚拟演播室系统主要负责日常节目制作，其安全性至关重要。系统应具有极高的运行可靠性，具有检错能力，并具备完善的应急方案，且应急操作安全、快捷。备份系统（包括通道）要有独立性，防止主系统出故障时对备份系统造成影响。同时，系统运行过程中的各关键因素要有严格的监控和管理手段。系统安全性完全满足下述具体要求：1、 系统架构的安全可靠；2、 软件系统的安全可靠；安全性设计主要从以下方面考虑：系统的健壮性，需要从硬件、软件、网络构件、通信

13、介质、布线规和电源供给等多方面加以考虑；1.2. 系统扩展性需求随着系统规模的不断扩大，系统功能的不断完善，系统所要处理的数据量也会相应增长，因此在选择设备要有超前意识，选择扩展性好的机型，从而保护客户的长期投资1、 性能指标方面与性能提升对于指标方面的考虑，系统在图形工作站配置、I/O视频处理卡性能、整个系统信号指标是否达标等。同时充分考虑日后系统在架构升级的情况、软件升级、性能和功能持续提升等等方面。2、 业务调整设计系统采用灵活的模块化设计理念，能够满足电视台随着时间的推移，业务方面的调整。3、 新技术与新业务的应用支持4、 虚拟演播室系统的拓展应用第二章 新奥特视频公司简介2.1 公司

14、概况新奥特（）视频技术是一家专业从事视频产品研发和制造的高科技企业，位于市海淀区西草场一号硅谷电脑城,由新奥特集团控股，注册资金1000万美元元。新奥特公司现有包括各种专业技术专家在的近400名员工。公司下设研发与技术规划体系、技术运营中心、营销体系、生产与供应体系、财务管理部、行政体系等几大综合体系，并拥有覆盖全国的32家分公司和办事处，形成了完善的科研、设计、开发、生产、销售、服务体系。经过多年发展，新奥特已经成为国广电领域知名的视频设备和技术提供商和广电行业最知名的标杆企业之一，其拥有的“新奥特”商标已经成为广电行业高可靠、高质量的著名品牌。新奥特主要产品有电视图文创作系统、虚拟演播室系

15、统、电视非线性编辑系统、视频网络系统等面向广电行业和其他行业的各种数字视频产品。新奥特早于2002年1月通过了ISO 9001质量管理体系认证，2002年5月通过了“双软”认定。新奥特连年被评为市新技术试验区优秀高科技企业，产品多次被评为试验区拳头产品并列入国家火炬计划，拥有多项国家专利，获得过多项国家奖励。新奥特创造了多项国第一，例如，1994年推出了国第一台基于WINDOWS的字幕机产品NC8000，1997年推出了国第一台非线性编辑系统NC97，2001年推出了国首家通过广电总局测试的真三维虚拟演播室系统，2005年,新奥特率先推出高清非编产品喜玛拉雅系列，等等。其产品不但遍与中央电视台

16、、省市地电视台与其他行业系统，而且出口美国、日本、尼泊尔等国家和地区。新奥特拥有强大的售前、售中、售后技术支持体系，总部和全国各地分公司和办事处均设有24小时技术服务热线，分布于全国各地的100多名专业技术支持人员24小时为广大顾客提供与时、周到、细致的技术服务。新奥特人坚持“专注技术、回报社会”的企业文化理念，充分发挥新奥特在视频领域的研发、生产、销售、服务的优势，紧紧抓住广电行业数字化、网络化以与国电视节目制播分离的契机，坚持“质量第一、信誉至上、改进技术、完善服务”质量方针，为把新奥特建成中国最强的视频设备和技术提供商而奋斗。2.2主要产品服务新奥特一直致力于字幕系列产品、虚拟演播室系统

17、、非线性编辑系统、节目包装系统、大型节目制作网络系统以与面向台业务的各种信息管理系统的集成和开发。产品遍与中央台、各省市地台与行业系统，并出口美国、日本、等国家和地区，深受用户好评。（1）字幕系列产品新奥特于1994年推出了国第一台基于WINDOWS的字幕机产品NC8000。新奥特字幕机，共有3大系列15种型号，字幕机产品已处于相当成熟的时期，但电视台对字幕技术的需求永远不会减退，目前，中央电视台大型体育文艺活动直播60%以上使用新奥特的字幕机;各省级卫视、省级频道口播、演播室、转播车、播出线、后期等各个环节得到大量的应用，在应用域的专业字幕得到广大用户的广泛欢迎。新奥特电视图文创作系列产品包

18、括：1、 神笔系列字幕图文创作播出系统2、 CG-ENET多频道网络字幕编播系统3、 Mariana 5D在线图文包装系统（2）虚拟演播室系统新奥特在2000年率先开发了适合国广大用户需求的、基于专业图形工作站操作平台的、真正实时三维虚拟演播室系统，并于2001年底首家通过“国家广电总局的三维虚拟演播室检测”，2002年应国家广电总局邀请参加“三维虚拟演播室系统国家标准” 制定的工作，2003年又独家取得了“三维虚拟演播室系统新技术专利证书”，2004年新奥特虚拟演播系统又被国家科委列为“国家级火炬计划项目”。2004年我们和中央台合作，运用新奥特三维虚拟演播系统完成在希腊举行的“雅典奥运会”

19、节目现场直播，这更代表了新奥特三维虚拟演播系统优秀品质，再一次站在同行业的领先位置，得到了广大用户的一致好评。目前新奥特公司推出基于全新的Mariana 渲染引擎的Mariana. VS真三维虚拟演播系统,Mariana.VS系统是新奥特公司精心打造的全新一代虚拟产品，是新奥特公司结合三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术，强劲推出的全新三维虚拟系统，该系统采用新奥特公司自主研发的强劲、高效的Mariana三维渲染引擎，为三维虚拟场景、三维虚拟图文应用提供功能强大的渲染平台。“渲染引擎”是三维图形、图像处理的核心和加速器，通过三维渲染引擎加速，为三维图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力，

20、显著提升三维图形、图像的渲染效果，虚拟图文系统将产生绚丽的光影效果，逼真的物体质感。Mariana.VS虚拟演播系统面向电视台的高端、高质量节目包装和制作，可广泛应用于新闻播报、专题制作、节目包装、体育直播等节目，是目前国虚拟技术领域的领航者！新奥特公司虚拟演播系统具有几大系列：1、 NASET虚拟布景系统;2、 NASET虚拟演播室系统3、 Mariana.VS虚拟演播室系统;其中在虚拟演播室系统中，我们根据用户的不同需求，可以提供多种灵活的系统架构和配置，包括：“多对一”系统、“一对一独立通道”系统，机位配置涵盖了单机位、双机位、多机位、数字系统、模拟系统等多种系列产品。（3）非线性编辑系

21、统喜玛拉雅(Himalaya)非线性编辑系统是新奥特全新推出的一款基于“CPU+GPU+I/O通道卡”的技术理念和架构的编辑系统。它以软件为核心，摆脱了硬件的束缚，编辑功能不依赖于某一硬件板卡，可灵活搭载多种视音频接口。在保证编辑快捷方便性的同时，又提供大量用于节目制作包装的元素，是集新闻编辑、专题制作、广告包装、片头设计、栏目合成、教学互动、字幕叠加、网络系统于一身的全面性开放性的综合非线性编辑平台。喜玛拉雅高标清全系列产品包括：1. Himalaya Xtreme 系列：Himalaya X3000HD、Himalaya X3000SD2. Himalaya Advance系列：Himal

22、aya A1500HD、Himalaya A1500SD、Himalaya A1000XH、Himalaya A1200-I型、Himalaya A1200-II型、Himalaya A1000XS、Himalaya A1100、Himalaya A1000EX、Himalaya A1000SP、Himalaya A10003. Himalaya Mobile系列目前，新奥特的非线性编辑系统广泛应用于省、地、市各级电视台与行业用户，在国市场获得了极高的市场占有率和品牌知名度。（4） 新奥特网络产品和解决方案2007年，新奥特推出了新一代面向电视台网节目制作和播出的专业化产品和解决方案系列。该系

23、列充分利用IT与AV技术的结合，涵盖了电视台日常节目生产和播出的各个环节，包括新闻制作流程、后期节目编辑、总控收录、总控播出、演播室播出、媒体资产管理、节目交换以与新奥特独有的面向大型体育赛事转播的图文系统。该系列包含了新奥特新奥特自主研发的全部产品线，其中包含全台网、网络管理系统、媒体资产系统、电视图形包装系统和虚拟演播室系统、非线性编缉系统和视频服务器系统。该系列产品和解决方案将在实际的使用中不断得到进一步的完善和提高。目前，媒体行业全台网建设逐渐开始规，各集成厂商推出的新一代全台网解决方案技术逐渐融合，节目生产管理系统和节目运营成为台网业务驱动的核心，而企业服务总线、企业媒体总线、公共服

24、务、网络监控管理成为全台网基础架构不可或缺的关键容。伴随着电视台全台制播网正式上线运行和电视台全台网建设工程的启动，新奥特全台网解决方案已经逐渐成熟。与此同时，我国广播电视信息化、网络化建设正朝着更为严谨、合理、科学的方向发展，高可靠性、高可用性、高维护性等指标成为全台网建设的必然要求，异构系统、互联互通、应用集成已经成为省级以上广播电台、电视台网络化建设的必然选择。2005年，新奥特研发了第十届全运会IBC（国际广播中心）赛事资料共享系统，提供了圆满的现场技术服务，该系统获国家广电总局科技创新一等奖。2006年11月，新奥特获得科技部国家科技计划“科技奥运专项”“奥运比赛现场电视转播中文字显

25、示图文系统和关键技术开发”项目。新奥特Mariana图文包装系统和虚拟演播室系统结合“科技奥运专项”的开发和支持，其产品功能与性能得到大幅度地提升，全面达到国领先和国际先进水平。2007年，新奥特签约奥组委，成为“2008年奥运会电子中文翻译服务供应商”，将与第29届奥运会赛事信息系统主要供应商法国源讯公司、瑞士OMEGA公司、日本松下公司以与BOB公司等进行了现场图文信息直播系统的技术集成、数据集成、实时图文显示、多语言翻译以与对接和联调，获得圆满成功，并从2007年8月份起开始投入各个场馆测试赛的合练。基于对广电行业近二十年的理解和思考，结合总局台业务网络建设的标准和要求，新奥特将发布成熟

26、的媒体行业全台解决方案（The SITEMAP Total Solution for Professional Media Production），其核心是采用面服务的应用集成架构，采用双核驱动和双总线支撑。其中，电视台节目运营以节目单为核心，驱动全台节目生产；并以节目代码为核心，驱动全台数字容管理；以企业服务总线进行服务管理、消息处理和业务流程管理，以企业媒体总线进行媒体容的传输管理、控制和验证。同时，采用新架构的全台网建设已经在电视台取得圆满成功，并将在电视台全台网建设中等取得新的应用和发展。围绕广播电视台全台网业务板块的构建，新奥特将发布新一代网络解决方案和系列产品，包括：AutoCE节

27、目运营系统产品（总编业务系统）、AutoIngest采集收录系统产品、AutoNews新闻制播系统产品、AutoPost综合节目制作系统产品、AutoMAM媒资管理系统产品、AutoStudio演播室系统产品、AutoPostHD高清制播系统产品。2.3 重大转播活动1994年新奥特C8000特技字幕机被确定为广岛亚运会唯一选择用机，开辟了国产字幕机在电视台现场直播上应用的新纪元，自此以后新奥特频繁的承担并几乎揽括了国所有各类大中型比赛项目的转播技术工作，并为中央电视台春节联欢晚会现场直播等国极具影响力的大型文艺节目进行长期的现场直播工作支持，为新奥特积淀了深厚的技术底蕴以与对体育赛事精准理解

28、的宝贵经验，培养出了一大批专业的具有丰富实践经验的技术人员。2007年，新奥特携手各地电视台与转播机构，完成了120项以上的体育赛事、文艺类现场直播包括：亚洲冬季运动会、斯诺克中国公开赛、WCBA2007总决赛、城市运动会、全国第七届残疾人运动会、北仑2007年中国国际女排精英赛、回归十周年晚会、乒乓球超级联赛、建党80周年晚会(人民大会堂)、“好运”系列测试赛、奥运倒计时一周年晚会以与特殊奥运会几乎揽括了今年上半年国所有大型体育比赛与重大赛事，将更高、更快、更强的体育精神融入企业、播撒全国。 1994年1月至10月：C8000特技字幕机被确定为广岛亚运会唯一选择用机，同年承担第七届全国青年歌

29、手电视大奖赛现场直播与在的第43届世乒赛现场转播。 1995年11月：第三届城市运动会四大项目（田径、游泳、跳水、体操）实况转播；冬季运动会转播；中央电视台春节联欢晚会现场直播，（自此历年中央台春节联欢晚会都由新奥特集团担任现场直播）。 1996年7月：美国亚特兰大奥运会上，中国中央电视台直播用机采用NC8000。 1997年12月：NC97非线性系统被广电部列为“九五”重点攻关项目。 2001年8月：新奥特圆满完成大运字幕全程直播，得到大体联和各国电视机构高度评价，他们称赞这次大运会的电视转播是“历届最精彩的电视转播”。 2004年8月至9月：雅典奥运会直播。 2007年1月：亚洲冬季运动。

30、 2007年8月：“好运”系列奥运测试赛全面启动，目前正在全面紧的测试中。2.4 公司荣誉1991年：UTO2000型电视形象创作系统获第二届国际博览会金奖。1992年：“新世纪”系列电视图形图像创作系统获1992年度市新技术产业开发试验区拳头产品。1993年：“新世纪”系列电视图形图像创作系统、AUTO1000型三维动画创作系统获市新技术产业开发试验区拳头产品；新世纪特技字幕机列为93年度国家火炬计划项目。1994年：推出了国第一台基于WINDOWS的字幕机产品NC8000，被广电部向全国唯一推荐使用。1994年3月：新世纪系列特技字幕机”获市第二届“科技之光”优秀科技产品称号。1994年1

31、2月：新奥特选送的歌手获“94花城杯中国音乐电视大奖赛”金奖（二个）、银奖、铜奖、特别荣誉奖、灯光奖等六项大奖。1995年：NC系列“电视图文创作系统”被评为市新技术产业开发试验区“拳头产品”1997年8月又被评为百项表彰拳头产品。1997年：推出了国第一台非线性编辑系统NC97（国家火炬项目），成为中央电视台地面数字广播系统中唯一的国产设备。1999年4月：NC98电视非线性编辑系统（NC98NLE）项目被列入1999年度国家级火炬项目计划（编号：99D231D6000038）。1999年10月：NC字幕机系列被试验区评为百项拳头产品（第47名）。2000年3月：包括NC9000、神器300

32、等在13个产品获国家知识产权局颁发的专利证书。2001年2月：新奥特“甲A99电视节目包装系统”V2.0获得国家局授予的计算机软件著作权登记证书。2001年12月：新奥特真三维虚拟演播室系统通过国家广电总局的测试，成为国首家通过测试的真三维演播室系统。2002年2月：新奥特神器800DTV非线性编辑系统正式通过国家广播电视总局的检测。2003年1月：新奥特神器系列非编V4.5和神笔A8V1.5获得国家软件著作权专利证书。2003年4月：国家级火炬计划项目证书。2003年：在国际广播电影电视设备展上，新奥特公司成为所有参展中外厂商中获奖最多企业（唯一获得三个奖项的企业）。2004年8月：为电视台

33、研发的DVB数字电视平台项目获2004年度BIRTV“最佳应用奖”。以广电总局副总工杜百川为组长的专家鉴定小组对系统出具了鉴定报告，专家们一致认为该系统处于世界先进水平。2005年：新奥特在中国国际广播影视博览会获得BIRTV2005产品、技术与应用评选活动的“产品奖”2005年3月：数字电视平台项目获广电总局科技进步二等奖。2005年4月：新奥特与电视台数字电视节目平台项目获得了广播电影电视总局颁发的科技成果应用与技术革新奖二等奖。2005年6月：新奥特“真三维虚拟演播室系统”项目荣获第二届中国电影电视技术学会科学技术奖三等奖。2005年8月：新奥特HIMALAYA高标清系列非线性编辑系统获

34、中国国际广播影视博览会BIRTV2005产品、技术与应用项目评选活动产品奖。2005年8月：新奥特喜玛拉雅(Himalaya)非线性编辑系统荣获2005中国影视数码剪辑大赛推荐产品奖。2005年：新奥特与省广播电视总台十运会IBC赛事资料共享系统在国家广播电影电视总局“科技成果应用与技术革新奖”中荣获2005年度科技创新奖。2006年4月：新奥特与电视台十运会IBC赛事资料共享系统获得了国家广播电影电视总局颁发的科技成果应用与技术革新奖一等奖！2006年8月：新奥特IBC赛事资料共享系统获得中国国际广播影视博览会BIRTV2006产品、技术与应用项目评选活动应用大奖！2006年8月：在2006

35、年广播与电视技术创新企业创新人物评选活动中荣获突出贡献奖。2007年3月：新奥特奥运比赛现场电视转播中文字显示图文系统和关键技术开发课题获得国家科技部主要科技项目支持。2007年7月12日，新奥特与奥组委正式签署了“2008年奥运会电子中文翻译服务供应商”合作协议。2007年8月，新奥特电视台全台制播网络系统获中国国际广播影视博览会BIRTV2007产品、技术与应用项目评选活动应用奖2.5 自主知识产权目前新奥特拥有26项自主知识产权。（1）软件著作权新奥特虚拟演播室系统V3.0；NC8000电视图文创作系统应用软件V5.3；NC8000电视图文创作系统应用软件V5.3（海外版）；SS60字幕

36、机软件系统应用软件V1.0；民建中央办公自动化系统应用软件；SS50字幕机软件系统V2.6；SS40字幕机系统软件V2.2；机房设备监控管理（TVS）系统应用软件V1.0 ；NC9000电视图文创作系统应用软件V3.0；神器300-LE非线性编辑系统应用软件V2.0；神笔9000电视图文创作系统应用软件V2.3；NC98电视非线性编辑系统应用软件V2.1；NC99电视非线性编辑系统应用软件V1.2；甲A99电视节目包装系统V2.0；神笔A8电视图文创作系统V1.0；神器非线性编辑系统V4.5；天梭100非线性编辑系统V2.0；新奥特AUTO.NET多媒体网络系统V2.0；新奥特AUTO.MEM

37、 媒体资产管理系统V2.0；新奥特HIMALAYA高标清系列非线性编辑系统V2.0.（2）实用新型技术专利真三维虚拟演播室系统；电视台机房设备监控管理机；非线性编辑工作站机箱；编辑机主机；编辑机素材机；非线性编辑系统遥控键盘的通讯转接器；2.6 合作伙伴国际合作伙伴：PANASONIC、SONY、MATROX、AVID、PINICILE、MICROSOFT、EMC、LEITCH、ADOBE（软件）、AUTODESK。国合作伙伴：广电总局广播电视科学研究院、文广集团、国家体育总局、国防科技大学、中国大学、电影学院、北大方正集团等。第三章新奥特虚拟演播室系统简介 新奥特公司作为一个多年来从事开发与

38、销售数字视频产品的高科技公司，在国视频行业中占有重要的地位，率先推出具有我国自主的虚拟演播室系统。至今为止，公司销售的虚拟演播室系统在国的市场占有量处于绝对领先地位，并深受用户好评。新奥特公司根据视频技术的发展潮流，同时结合国电视行业用户的要求，率先开发了适合国广大用户需求的、基于专业图形工作站操作平台的、真正实时三维虚拟演播室系统，并于2001年底首家通过“国家广电总局的三维虚拟演播室检测” ，同时，应国家广电总局邀请参加“三维虚拟演播室系统国家标准” 制定的工作。新奥特虚拟演播系统独家取得了“三维虚拟演播室系统新技术专利证书”， 并且被国家科委列为“国家级火炬计划项目” 。 2004年我们

39、和中央台合作，运用新奥特NASET虚拟演播系统完成在希腊举行的“雅典奥运会”节目现场直播，2008年我们与CSPN合作全程7省体育频道直播2008年奥运会，再一次站在同行业的领先位置，得到了广大用户的一致好评。 目前，国多家省、市级电视台使用新奥特虚拟演播系统进行现场节目直播，如：电视台激情绿荫、卫视华夏点击榜、经视新闻观察、电视台新闻、直播、电视台直通、市电视台江城新闻、第一视频网络直播多档栏目等，这更代表了新奥特虚拟演播系统的优秀品质。目前，新奥特公司凭借自身技术实力，研究与开发出更适合于国电视台实际情况的新一代三维Mariana.VS虚拟演播系统，Mariana.VS虚拟演播系统是新奥特

40、公司精心打造的全新一代虚拟演播产品，是新奥特公司结合三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术，在新奥特Mariana .VS虚拟演播室基础上开发的全新一代高性能、高稳定性的三维虚拟演播室系统，突破原有虚拟演播室在渲染能力和质量上的限制，实现了质的飞跃。该系统采用新奥特公司自主研发的强劲、高效的Mariana三维渲染引擎，为三维虚拟场景、三维虚拟图文应用提供功能强大的渲染平台。面向电视台的高端、高质量节目包装和制作，可广泛应用于新闻播报、专题制作、节目包装、气象预报、体育直播等节目，是目前国虚拟图文领域的领航者。第四章 系统设计参考标准与原则4.1虚拟演播室设计参考标准系统的各项软、硬件技术

41、必须遵循现有的（或通用的）中国标准，若无相应的中国标准，则必须遵循国际有关技术标准。主要可分为多媒体方面、传统系统、演播室系统、建筑施工综合布线以与视音频接口等。本次规划设计主要依据国际标准的有关电视台建设标准以与ITU-RBT.601，SMPTE259M数字演播室视频信号有关标准。4.1.1. 视音频编码与复用标准l ITU-R BT.601数字电视编码标准。l GB/T14857 演播室数字电视编码参数规l SMPTE 10 比特4:2:2 分量使用的串行数字接口SDI，与工作在4:2:2 601推荐级别下的625 行(Scan Lines) 电视数字分量，即SMPTE 125M规定的数据

42、电气接口标准。l GB/T17953 4：2：2数字分量图像信号的接口l ITU-R BT.711 供分量数字演播室使用的同步基准信号。l SMPTE RP 168 为实现同步视频切换，关于场消隐切换点的规定。l GY/T155 高清晰度电视节目制作与交换用视频参数值 l 压缩视频信号的4:2:2 级规。l ITU-R BT.624 对模拟符合输出监视的规定，与SMPTE170M规定的数据电气接口标准。l GY/T 212-2005 标准清晰度数字电视编码器、解码器技术要求和测量方法4.1.2. 系统综合布线类l 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规CECS72：97l 建筑与建筑群综合布线系统

43、工程施工和验收规CECS89：97l 大楼通信综合布线系统（YD/T 926-1997）l 用户接入网工程设计暂行规定（YD/T5023-96） 4.1.3. 信息技术软件质量标准l GB/T 17544-1998 信息技术 软件包 质量要求和测试l GB/T 16260-1996 信息技术 软件产品评价 质量特性与其使用指南4.1.4. 视频网络接口标准为了更好的建设该系统，真正体现出系统的数字化、网络化带来的资源共享、流程优化等优势，同时符合系统建设开放性、兼容性、可扩展性的要求，在系统建设过程中，同时还需要遵循以下具体实施标准。n 视频接口系统的接口规满足总局制定的相关行业标准，可以提供

44、目前主流的各种视音频接口。考虑到虚拟演播室系统设计的一致性、信号调度的方便性、保证信号质量、同步系统设计等方面，系统的标准视频接口为SDI，系统所有视处理设备都实现对SDI的支持。同时，系统支持复合、分量、Y/C等接口，以保证对现有前期设备和未来前期设备的支持能力。4.2 虚拟演播室系统设计原则本方案中所提供的虚拟演播室系统解决方案与软硬件设备配置，能高质量地满足贵方对演播室各类型节目制作的需要。本解决方案项目设计原则概括起来，主要是：安全可靠性原则、易管理可维护原则、良好性价比原则、扩展性原则、兼容性原则等。4.2.1. 安全可靠性原则采用安全、稳定的主控工作站与图形工作站网络化连接方式是虚

45、拟演播室系统建设中的关键。在其日后的节目的日常制作、播出等方面安全性表现更加突出，系统应具有极高的运行可靠性。同时，Mariana.VS 虚拟演播室系统采用“制作”、“渲染”、“播出”分离式系统软件架构，真正从用户使用时的安全性考虑，成为国最先拥有“制”“播”分离软件架构的虚拟演播室系统。4.2.2. 易维护可管理原则所设计和提供的Mariana.VS虚拟演播室系统具备优秀的可用性能，同时也提供了良好的检错能力。系统软件采用全中文界面，操作简单、直观、维护管理方便。传感跟踪系统定位快速精确，移动机位后不需经任何测量。4.2.3. 良好性价比原则Mariana.VS虚拟演播室系统在采用先进的技术

46、和设备的同时，应该充分为用户着想，在系统配置、运行管理、系统扩展性等方面进行合理化设计，使整个解决方案具备良好的性价比，切实做到最大限度地降低用户的总体成本（TCO）。4.2.3. 扩展性原则Mariana.VS虚拟演播室系统采用模块化设计方法，随着新奥特公司对自主Mariana系列产品不断的研发和升级，构建在此模块化架构下的Mariana.VS 虚拟演播室系统也可以不断的加入各种应用模块，满足日后各类应用。4.2.4. 兼容性原则Mariana.VS虚拟演播室系统支持高、标清实时三维渲染；兼容第三方软件制作的各类三维模型场景，支持三维模型场景的无缝导入接入，如3DMAX、MAYA制作的3DS

47、、WRL等三维场景模型描述格式；支持多种动态纹理；支持BPM、PGA、JPEG、PNG等常用的图像格式；支持图像平面创作软件的分层导入；兼容用户原有各种类型的演播室设备等。第五章 相关虚拟演播室技术介绍 虚拟演播室是在色键系统的基础上发展起来的。传统的色键(Chroma-Key)合成系统是电视节目制作中常用的合成手段，它的原理就是将主持人或演员置身于蓝色背景前表演，然后利用色键合成器的色键功能将前景图象中的色度与其作背景的彩色幕布的色调差别作为形成键控电压的依据，并利用此电压去抠插入画面，然后再将前景图象填入画面，这样就将主持人从蓝色背景中分离出来，用其他的画面作为背景填充蓝色部分，形成一幅天

48、衣无缝的合成画面。这种系统现在在电视制作中应用得非常普遍，但是它有一个主要的不足之处在于：前景在运动，但背景却不能作出与前景运动相应的动作。 也就是说，传统的色键扣像不能保持住在背景和前景之间存在的空间位置关系，使得前景没有溶入到背景中，从而限制了传统的色键扣像的应用围。虚拟演播室基于传统的色键扣像合成系统，却突破了传统色键扣像系统的限制，消除了摄象机拍摄的前景画面不能与场景画面同步运动的致命弱点，做到真实的演员能深入到虚拟的三维场景中，并能与其中的虚拟对象实时交互。一般来说，一套典型的虚拟演播室系统一般由三个子系统组成：摄像机跟踪系统、虚拟场景生成系统与视频色键合成系统。5.1.1.摄像机跟

49、踪系统 摄像机在拍摄过程中有水平角PAN、俯仰角TITLE、镜头变焦Z00M、聚焦FOCUS等变化，这些参数的改变会引起所摄图像视野与视角的改变，为了模拟人物所在的三维环境，高性能的图形工作站必须根据这些参数不断调整三维视图。而摄像机跟踪系统的作用正是获取摄像机的位置信息和运动数据，实时的跟踪真实摄像机，以保证摄象机前景画面与高性能的图形工作站场景画面联动。目前虚拟演播室的固定机位摄像机跟踪系统主要有以下两种方式: 1. 基于图形分析系统;该方式需要把一个精确的网络图案以两种不同的蓝色形状绘制于蓝背景上，通过摄像机识别这种图案并与计算机跟踪软件预先确定的模型进行对比，以确定物体与虚拟背景的透视

50、关系与距离。采用图像分析法存在很多不足之处，最主要的是： 由于这种方式要对图像进行分析、计算，所以数据处理时间长，加大了视频延时量。因此，虚拟演播室使用视频和音频延迟硬件以达到同步，视频延时量在8-12帧。许多用户因为过长的延时导致拍摄时很少使用跟踪系统。 用这种方式获得的摄像机运动参数的精度比机械传感器的精度低。 当参考点不在当前视野时，跟踪系统有可能失去方向，必须准确知道参考点的坐标，使摄像机移动时维持住正确的相对位置。在蓝室标记参考点也不是一件容易的事情，这种精确的蓝色图案必须被绘制在蓝背景之上，它必须有别于蓝底，这种蓝色网格图案在制作色键过程的阴影很难处理，同时合成后又应该是不可见的。

51、摄像机拍摄不能垂直于蓝色网格图案，必须偏离30度角以上，否则不能准确定位。另外，这种蓝色网格图案很难保持良好的键质量。 当摄像机散焦或者摄取画面中图像信息量过少时，系统无常工作。为了保持精确的跟踪，摄像机的焦点必须始终保证在网格上，真实的演员有时会显得模糊。鉴于上述须待解决的若干问题，网格识别方案在目前的虚拟演播室系统中使用的不多。 2. 基于机电传感器的系统； 这种摄像机跟踪系统采集摄像机的位置与透视数据，它通常被安装在三角架或基座之上。为测量摄像机的镜头运动参数，需要在摄像机镜头上安装附加装置。聚焦Focus和变焦Z00M传感器，附于镜头的聚焦齿轮和变焦齿轮处。这个装置中包含有传感器和有关

52、电子装置，称为镜头运动参数编码器。这是一种精确的旋转编码器。镜头编码器通过托架与镜头上变焦环和聚焦环的齿轮紧密咬合。当变焦环或聚焦环发生位置变化时，编码器能够检测出上、下、左、右摆动的细微角度并将其编码输出。信息数据通常通过一些串行接口类型如RS-232或RS-422传送给计算机。 摄像机的地面位置X、Y也可用类似的编码器方式测量，即用相应的传感器检测摄像机的运动，并对其参数值进行编码。X、Y跟踪器传感摄像机全方位的信息，可以装在滑轨或升降架上。利用机械跟踪方式克服了图形识别方式的缺点，有许多优点，主要有：测量摄像机参数可以达到非常精确，旋转角度可以达到0.001，移动距离可以达到 1毫米的精

53、确度，数据处理时间短。 单颜色蓝背景，无需用户绘制背景墙，很容易照亮蓝色背景而不用担心照亮网格。摄像机运动不受限制，因此允许摄像机有更好的拍摄角度。演员在蓝色舞台围可以任意速度自由活动，不受限制。 跟踪数据没有延时。摄像机可以60Hz速率进行摇移、俯仰与变焦，无需额外的工作站处理跟踪信息。 在合成拍摄过程中可以很容易处理阴影，无需进行额外的修补不足之处。 5.1.2. 虚拟场景生成系统虚拟演播室的场景是由专业软件创作的二维或三维图形CG（Computer Graphics），即虚拟场景。 虚拟演播室的场景是高性能的图形工作站绘制的图形，高性能的图形工作站绘图有二维和三维之分，因而虚拟场景也有二

54、维和三维之分，二维场景没有厚度，只是一个平面图形，所以二维虚拟场景只能作为背景平面，出现在真实人物的后面，而三维虚拟场景中的景物具有Z方向的厚度，是立体的，以背景中的一个长方体为例，长方体是一种六面体，其底面和背面一般是看不见的。然而随拍摄角度的不同，有可能看见其正面，侧面和顶面。因此在高性能的图形工作站中，其正面、侧面和顶面的图像都分解为像素的形式，保存在存储器中，当摄像机处于任意的角度位置时，高性能的图形工作站即进行计算，获得相应的画面。同时，三维的场景中，虚拟景物既能作为真实人物的前景出现，也能作为背景出现如图，这样在视觉效果上更具纵深感，更加真实。显然对于图形工作站的运算能力、运算速度

55、提出了很高的要求。当然还必须进一步考虑许多细节问题，比如灯光和阴影的问题，当摄像机改变其取向位置时，根据照明条件，阴影部分将发生相应的变化，背景画面应该能够反映出这种变化。5.1.3视频合成系统；虚拟演播室系统视频合成的基本技术是色键抠像，摄像机拍摄的蓝箱前的真实景物：通过色键器进行抠像处理，与高性能的图形工作站生成的虚拟场景合成一个画面。那么在进行合成是需要考虑两方面的技术：(1)深度合成技术虚拟演播室的一个基础就是前景和背景合成的时候，前景的演员可以被背景的容覆盖，同时为了丰富画面的拍摄效果，还需要考虑虚拟物体的遮挡效果，这一般都采用深度合成技术。所谓深度就是虚拟物体与实际演员的前后遮挡关

56、系，这一种技术要考虑两路键信号的深度信息，就可以让背景的容在演员前面。这不同于二维图像的层技术。因为是三维图像的各像素都带有深度信息，而且各像素还有与摄像机的距离的信息，由这两部分的信息决定前景和背景的像素的可见性。这样就可以实现虚拟场景的遮挡效果：使主持人可以自由的在虚拟场景中的虚拟物体之间穿越，大大丰富了拍摄和画面的表现手法。(2)同步技术. 要使摄象机的前景画面和虚拟场景天衣无缝的合成，需要让虚拟演播室系统中所有的设备接受外同步锁定，这样才能保证在进行实时合成时，高性能的图形工作站根据传感系统的参数变化实时提供相应的虚拟场景，并与摄象机前景信号精确同步合成。第六章 Mariana.VS

57、虚拟演播室技术Mariana.VS虚拟演播系统是新奥特公司精心打造的全新一代虚拟产品，是新奥特公司结合三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术，在新奥特Mariana.VS虚拟演播室基础上开发的全新一代高性能、高稳定性的三维虚拟演播室系统，突破原有虚拟演播室在渲染能力和质量上的限制，实现了质的飞跃。 6.1 Mariana .VS系统的“十大独有核心技术”:6.1.1. 创新技术、自主产权、高端高效渲染引擎：渲染引擎是图形图像处理的核心和基础，Mariana三维渲染引擎是采用GPU高级编程语言开发的全新的三维渲染引擎，也是国唯一拥有自主知识产权的三维渲染引擎技术的公司。Mariana三维渲

58、染引擎充分利用了GPU在浮点运算、并行运算、高效纹理处理、向量运算方面的能力实现绚丽的图文效果，为三维图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力，可以充分发挥高端图形加速卡GPU可编程渲染管线特性，渲染能力得到质的提升和飞跃。6.1.2. 高质量的渲染效果：6.1.2.1对场景元素的渲染：构建在Mariana渲染引擎基础上的Mariana.VS虚拟演播室系统采用了多项关键技术，使其在三维渲染的效果、质感和效率上取得了突破性、跳跃性的提升。能够逼真的描绘出物体的凹凸贴图、片段光照、纹理材质、高光反射等细腻真实的效果，系统出色的质感、光感、动感和实时渲染能力为节目制作质量的提升奠定了良好的技术基础。6.

59、1.2.2 对视频的高画质渲染：Mariana.VS虚拟演播室系统采用精密的反走样和多种纹理处理渲染算法，以与基于像素处理特效的渲染流水线，提供对视频高清晰、高画质的渲染效果。6.1.2.3 支持高清实时渲染： Mariana.VS虚拟演播室系统支持常用的fp16/fp32的纹理格式，并支持fp16格式的混合和滤波操作，从真正意义上实现高动态光照渲染（HDR）。并且Mariana 渲染引擎（M.E）通过高效部指令能实现高清实时渲染以与标清向高清的平滑过度。6.1.3 智能识别快速定位跟踪技术：Mariana. VS系统采用自主研发的智能识别分析算法，真正实现快速高精度初始化定位。同时，该传感定

60、位技术充分考虑到镜头的变焦、聚焦以与镜头非线性误差对定位的细微影响，采用精确的图形处理和拟合算法，可以精确的随着摄像机的俯仰、平摇和变焦的变化，实时生成相应的虚拟场景。6.1.4 多元素、多图层可选择性跟踪技术： Mariana.VS系统采用自主研发的传感跟踪分析算法，可以提供场景或场景中的物体，如：台标、公告板、电视墙、三维数据图表等选择性跟踪，使其可以跟随摄像机传感跟踪同步运动，也可不跟随摄像机传感跟踪运动，大大丰富了拍摄手段和效果，让节目更具表现力。6.1.5 有机的“制”、“播”分离和集合技术：Mariana.VS 虚拟演播室系统采用开放式、插件式、网络化的整体架构，真正实现了制作、播

61、出分离控制的工作方式。整个系统功能设计齐备但又相对隔离，系统包括：虚拟场景/模板设计器、三维渲染器、控制播出器三大组成部分。各个子系统功能明确、介定分明，相互独立又可以有机结合，既可充分发挥各自的功能同时也有力保证了整体的系统安全。6.1.6 全三维“多元素”高效融合技术：Mariana.VS虚拟演播室系统在全三维空间中，不仅处理三维物体，同时以各种纹理贴图方式处理图文、字幕、图像、动画序列、输入活动视频和视频文件回放等多种复杂三维元素，使它们作为三维场景中的纹理贴图无缝融入到其中，从而展现各种三维图文效果。Mariana.VS虚拟演播室系统采用精密的反走样和多种字效渲染算法，以与多套基于多种

62、像素处理特效组合的渲染流水线，提供十分丰富的、高质量的虚拟图文效果。6.1.7 多效视频处理技术：Mariana.VS系统能够对活动视频进行多种视频特效处理，不仅包括各种的位置、形状、大小以与运动轨迹的处理，而且还提供真正基于“层”概念上的多种视频DVE变形特效处理。6.1.8 动态数据库技术：Mariana.VS虚拟演播室系统提供动态、开放的数据接口和技术支持，可以提供随数据的变化而变化统计功能并实现三维显示，在虚拟演播室系统中真正实现了动态数据的可视化，丰富了节目的表现力。6.1.9 灵活的平台共享和兼容技术：Mariana.VS虚拟演播室系统与Mariana.5D在线图文包装系列产品共享图形处理平台和图形渲染引擎，并且实现了基于工程文件级的交换和共享，同时系统还具备全面和广泛的兼容性，支持多种动态纹理，支持3ds、.wrl等多种三维场景描述格式，支持*bmp、*.tga、*.jpg等多种图片格式，以与支持*.png等常用图像格式的分层导入。6.1.10多领域实用性：