黑龍江電視臺軌道機器人Furio與虛擬植入系統(tǒng)的完美結合

　　虛擬植入系統(tǒng)的特點

　　也許你對虛擬植入系統(tǒng)還不太了解，我們在這里先做個簡單介紹。虛擬植入系統(tǒng)分兩部分，圖形處理和攝像機運動跟蹤，圖形處理部分包括：圖形制作設備、圖形播控設備、圖形工作站，各采用一臺計算機完成各自工作；攝像機跟蹤部分包括攝像機傳感器、跟蹤信號處理相關軟硬件。虛擬植入系統(tǒng)的工作流程包括虛擬場景制作、鏡頭校正、標定三維模型的相對空間位置信息，操作播控工作站控制三維場景的播出。
　　在演播室設計當初，黑龍江電視臺考察了多家兄弟電視臺，目前虛擬植入系統(tǒng)在國內有一些成功應用案例，如CCTV蛇年春晚、CCTV5豪門盛宴、江蘇衛(wèi)視跨年晚會、鳳凰衛(wèi)視氣象站等。通過考察，臺里認為攝像機軌道拍攝控制系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)結合是當今電視臺演播室技術發(fā)展的一個方向，虛擬植入起到了豐富節(jié)目內容，提升畫面呈現(xiàn)效果的作用，于是臺里決定嘗試這種先進的制作理念。
　　那么引入虛擬植入系統(tǒng)到底有哪些優(yōu)勢呢？黑龍江電視臺技術部白曉云主任作了概括，虛擬植入技術可在畫面中填加三維場景，這些三維場景可以是人物、建筑、舞臺裝飾、大屏幕等與節(jié)目相關的內容，可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。這些三維場景在演播室空間中具有相對確定的位置信息，并且可以通過傳感器獲取到攝像機的變焦、聚焦、平搖、俯仰等信息，根據這些信息實時進行調整，在攝像機景別變化時，畫面中虛擬場景能跟實景一樣產生相應的景別變化�！疤摂M植入的應用為我臺提供了更加豐富新穎的節(jié)目制作手段，實現(xiàn)了增強畫面表現(xiàn)力，提升節(jié)目視覺感受，技術發(fā)展推動節(jié)目創(chuàng)新的項目預期。比傳統(tǒng)節(jié)目制作的優(yōu)勢體現(xiàn)在包裝手段更加生動、新穎、互動性強，虛實結合的效果增強了節(jié)目的表現(xiàn)力，提升了畫面視覺沖擊力。”
　　黑龍江臺虛擬植入系統(tǒng)為兩訊道虛擬系統(tǒng)，由一個固定機位，一個移動機位、圖形制作設備、圖形播控設備、圖形渲染引擎及圖形處理合成設備組成。此外，本項目整套設備設計成箱載模式，既可在臺內流動使用，又可在外景使用；既有虛擬植入功能，又有虛擬演播室功能，可滿足更多的節(jié)目制作需求。

圖1 8號演播室虛擬植入系統(tǒng)技術架構

圖2 Ross Video軌道機器人機位分布圖—圖中VR-One需要修改為Furio

　　Furio機器人讓虛擬植入系統(tǒng)生輝

　　在整個虛擬植入系統(tǒng)中，Ross Video的軌道機器人遙控跟蹤系統(tǒng)Furio起到了重要的作用。白主任強調，F(xiàn)urio機器人與傳統(tǒng)的攝像機承托設備相比優(yōu)勢顯著：Furio機器人可沿軌道高速運動，最高速度達到2m/s，使鏡頭一氣呵成，流暢生動。Furio機器人提供了全新的拍攝角度和更大的拍攝靈活性，提供了新穎的動態(tài)拍攝效果，具有更多的運動自由度，運動更加迅速平穩(wěn)；操作簡單，使用方便，可遠距離遙控操作。Ross Video機器人支持拍攝狀態(tài)存儲功能，可以將攝像機的動態(tài)拍攝過程記錄在服務器中，只需點擊對應縮略圖標，即可重現(xiàn)攝像機拍攝過程中的所有動作和狀態(tài)�！耙淮卧O計，多次使用。”只需攝像師根據節(jié)目需求進行一次操作，并將拍攝狀態(tài)保存下來，在以后的節(jié)目錄制過程中，普通工作人員即可通過調用存儲狀態(tài)的方式控制機器人進行拍攝。

　　節(jié)目錄制部科長張甲寅體會很深，相比之前的多個固定拍攝機位，只需一個軌道機位就直接將主持人送到大屏前，全方位展示主持人的風采。機器人不僅可以水平移動，還可以靈活地上下移動，移動鏡頭的視覺沖擊力強，給主持人提供了更大的空間。機器人可向渲染引擎?zhèn)魉蜕�降、俯仰、橫搖、變焦、聚焦及移位等攝像機運動信息。360度旋轉不僅可以拍到主持人，也可以拍到臺下的嘉賓和觀眾，增強了臺上臺下的互動效果。自今年年初使用以來，F(xiàn)urio軌道機器人性能穩(wěn)定，未出現(xiàn)大的故障，現(xiàn)已成為該演播室主要機位。

　　Ross Video為虛擬植入系統(tǒng)提供有力的技術支持

　　談到Ross Video對整個項目提供的支持，白主任稱贊道，“Ross Video是一家在國際上技術領先的視頻設備廠商，將最先進的技術理念和技術方案第一時間介紹到中國，讓國內的制作水平與國際同步接軌�！� Ross Video公司為該設備在黑龍江電視臺的使用提供了良好的使用設計和技術支持，嚴格按照黑龍江臺演播室景區(qū)的整體設計來安裝該系統(tǒng)，并進行精確調試，多次對臺方員工進行技術培新，而且也借鑒了很多國外成熟制作模式。通過使用Furio機器人系統(tǒng)，使得臺方新聞節(jié)目在表現(xiàn)形式上更具創(chuàng)新性。

　　在設備安裝和使用過程中也面臨一些挑戰(zhàn)，機器人也不例外。機器人提供的是沿圓弧軌道的位移，而圖形設備需要的是直角坐標系中的位移。另外，機器人沿軌道運動時，與虛擬物體之間除了相對距離的變化還有拍攝角度的變化，這就需要定制相應的算法來解決以上問題。白主任說，在項目實施過程中，Ross Video的工程師和臺里的技術人員通力合作，經過多次的現(xiàn)場測量和反復的計算調試，最終成功解決了這個難題，實現(xiàn)的彎軌運動的正確跟蹤。
　　張科長也談到了在施工階段遇到過的一些困難，由于軌道弧度較大，機器人快速運動時會產生較大的離心力，再加上原演播室水泥地面不太平整，導致機器人高速運動時出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。“Ross Video公司及時從比利時派來工程師到我臺，對機器人重心進行精確調整，反復對軌道進行調平，使其在現(xiàn)有地面條件下實現(xiàn)最大的平整度，通過水平調整，加裝減震片等措施，誤差由原來的3度，減小到1度，抖動現(xiàn)象很好地得到改善，從畫面上看不出任何抖動。另外，Ross工程師還在軌道兩端加裝了剎車反光片和緩沖器，防止機器人快速運動時脫離軌道�！睆埧崎L強調，在前期設計方案時，要充分考慮自流平、承載度等問題，這樣在后期施工中，就能避免由于路基不平出現(xiàn)的抖動現(xiàn)象。 “總之，在此項目上，Ross Video與我們合作非常默契，大家相處非常愉快。Ross Video提供的技術服務和支持很及時，很到位，我們也很感謝！”

　　黑龍江電視臺是國內首個使用Ross Video Furio機器人控制跟蹤系統(tǒng)用于新聞節(jié)目錄制的電視臺，在黑龍江電視臺報道“神十飛天”、“遼寧號航母”、“釣魚島事件”等重大新聞節(jié)目中，通過軌道機器人和虛擬植入系統(tǒng)的完美結合，“航母”、“神舟”、“釣魚島”不僅全景展現(xiàn)，而且細節(jié)清晰，整個畫面非常協(xié)調，仿佛就在觀眾眼前。模擬演示非常逼真，動畫效果栩栩如生，對內容的闡述更加直觀和深入，這在以往的制作手段中是很難達到的效果。通過使用虛擬植入系統(tǒng)，大大提升了新聞節(jié)目的收視率，在當今激烈的節(jié)目競爭中脫穎而出。
　　臺領導表示，技術創(chuàng)新，引領節(jié)目的制作方式。在技術部門的推動下，節(jié)目部門也接受并喜歡上了這種先進的、節(jié)省人力和物力的變革的制作形式。