張開宇，程志勇

（陜西廣播電視臺(tái)，陜西 西安 710061）

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

陜西廣播電視臺(tái)作為陜西省對(duì)外宣傳的窗口，擔(dān)負(fù)著陜西電視節(jié)目制作與播出的任務(wù)。為了能夠適應(yīng)現(xiàn)今觀眾對(duì)于節(jié)目多元化的觀看需求、提高節(jié)目的圖文播出效果、豐富節(jié)目的播報(bào)方式，陜西廣播電視臺(tái)于2010年采購1套Vizrt實(shí)時(shí)圖形包裝播出系統(tǒng)用于新聞節(jié)目的制作。

在系統(tǒng)選型階段，臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)技術(shù)人員考慮到該系統(tǒng)將應(yīng)用于新聞直播中，通過充分的溝通，將系統(tǒng)安全性、設(shè)備先進(jìn)性以及兼容性納入設(shè)備考察的重點(diǎn)指標(biāo)。

考慮該系統(tǒng)需要投入到直播應(yīng)用中，在性能上，要求該系統(tǒng)散熱好、噪音小、能滿足長時(shí)間的直播要求；采用獨(dú)立的硬件實(shí)時(shí)三維圖文渲染器，渲染能力每秒可處理1億個(gè)以上的三角形，這樣可以保證在處理復(fù)雜圖像時(shí)，畫面依然流暢。在功能上，通過對(duì)該圖文包裝系統(tǒng)的應(yīng)用形式的考慮，對(duì)系統(tǒng)提出了以下要求：

1）圖形包裝播出系統(tǒng)高標(biāo)清兼容。

2）系統(tǒng)提供熱備份方案，保證系統(tǒng)在突發(fā)情況下也能實(shí)現(xiàn)基本功能的播出。

3）在線包裝系統(tǒng)要求支持4路三維視頻DVE功能，可以對(duì)任意窗口隨時(shí)放大縮小，聲音畫面保持同步。

4）圖文創(chuàng)作應(yīng)為全三維操作空間，設(shè)計(jì)工具要求高質(zhì)量、高效率。

5）播控系統(tǒng)可以多事件同時(shí)播出，可以實(shí)時(shí)替換、播出三維和兩維動(dòng)畫，可實(shí)時(shí)替換文字、圖片。支持手動(dòng)和自動(dòng)播出，熱鍵觸發(fā)等多種播出方式。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用Vizrt實(shí)時(shí)圖形包裝播出系統(tǒng)，為演播室配置了1套高清三維實(shí)時(shí)渲染引擎系統(tǒng)、1套播控軟件系統(tǒng)和1套圖文模板設(shè)計(jì)工作站。圖文包裝系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 圖文包裝系統(tǒng)示意圖

3 渲染引擎系統(tǒng)

該系統(tǒng)渲染引擎Vizrt Engine支持4路標(biāo)清SDI實(shí)時(shí)視頻輸入，并且可以通過貼圖的方式在任意三維物體表面上播放，或者通過二維的DVE視頻窗的方式播放（可以控制縮放比、裁切、物體坐標(biāo)以及透明度）。當(dāng)輸入實(shí)時(shí)視頻時(shí)，視頻將產(chǎn)生延時(shí)。對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)可以通過Matrox卡的AES/EBU輸入、輸出技術(shù)在渲染引擎中進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的聲音延時(shí)控制。實(shí)時(shí)渲染的包裝畫面如圖2所示。

系統(tǒng)可以連接數(shù)據(jù)交換服務(wù)器（可選）或數(shù)據(jù)文件，提取各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如財(cái)經(jīng)數(shù)據(jù)、體育比賽數(shù)據(jù)、投票數(shù)據(jù)等，并實(shí)時(shí)播出。

4 播出控制系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)的播出控制在1臺(tái)Z400工作站上完成，播控軟件Vizrt Trio具有非常類似字幕機(jī)風(fēng)格的操作界面，在輸入內(nèi)容時(shí)使用創(chuàng)建好的模板，像使用字幕機(jī)一樣輸入內(nèi)容。每一個(gè)操作界面都有一個(gè)內(nèi)建的預(yù)覽窗口來顯示下一個(gè)將要播出的場(chǎng)景或者操作員最近修改的場(chǎng)景。

該系統(tǒng)支持同時(shí)控制多個(gè)渲染引擎，播控系統(tǒng)必須設(shè)定在播出模式，多個(gè)用戶可以同時(shí)切換到播出模式。并且出于操作安全性的考慮，系統(tǒng)播出模式是可以由密碼保護(hù)的。

本地預(yù)覽功能：如果播控客戶端電腦使用Nvidia的Quadro系列的顯卡，預(yù)覽渲染引擎將會(huì)在本地運(yùn)行。當(dāng)用戶讀取一個(gè)元素的時(shí)候，本地預(yù)覽渲染引擎將會(huì)渲染出準(zhǔn)確的預(yù)覽畫面。

該系統(tǒng)可以自定義快捷鍵，控制各種三維動(dòng)畫、角標(biāo)和各種欄目LOGO，對(duì)于多路視頻輸入的DVE窗口，可以對(duì)任意一窗口隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)畫操控。

播控系統(tǒng)可以多事件同時(shí)播出，實(shí)時(shí)替換、播出三維和兩維動(dòng)畫，實(shí)時(shí)替換文字、圖片。支持手動(dòng)和自動(dòng)播出、熱鍵觸發(fā)等多種播出方式。播控軟件界面如圖3所示。

5 設(shè)計(jì)工作站

設(shè)計(jì)工作站上配置了Vizrt Artist，它擁有強(qiáng)大的真三維創(chuàng)作功能。陜西電視臺(tái)綜合考察了行業(yè)內(nèi)其他產(chǎn)品，總結(jié)出它的優(yōu)勢(shì)在于基于拖拽式的操作界面、近150種的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)插件、多元的特技效果，并支持各種中英文字體、3D和2D設(shè)計(jì)模塊的導(dǎo)入。

該設(shè)計(jì)系統(tǒng)具備粒子功能、可以實(shí)現(xiàn)三維空間中的動(dòng)態(tài)光效，支持包括Psd、Tga等多種格式的圖片素材輸入，可以自動(dòng)識(shí)別圖片中的通道信息?？梢詫?dǎo)入常用三維軟件（3DMax，Maya）中制作的物體。系統(tǒng)具備豐富的素材庫，包括模板庫、動(dòng)畫庫、三維物體庫、二維物體庫、貼圖庫、材質(zhì)庫等，可以在庫中添加自己比較滿意的物體或者材質(zhì)，方便調(diào)用。

通過此系統(tǒng)，陜西電視臺(tái)的創(chuàng)作人員在欄目包裝中能夠更快捷地進(jìn)行設(shè)計(jì)。多元素三維制作，包括動(dòng)畫角標(biāo)、特效字幕、個(gè)性場(chǎng)景使欄目生動(dòng)、直觀，符合陜西電視臺(tái)頻道、欄目的理念及風(fēng)格，滿足新聞直播制作對(duì)效率的要求。設(shè)計(jì)軟件控制端界面如圖4所示。

6 系統(tǒng)在直播中得應(yīng)用

Vizrt Trio的實(shí)時(shí)圖文包裝產(chǎn)品被全球電視轉(zhuǎn)播機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用在實(shí)時(shí)新聞、財(cái)經(jīng)新聞、體育新聞、娛樂晚會(huì)直播、財(cái)經(jīng)信息等多種節(jié)目形式中。在系統(tǒng)運(yùn)行的初期，通過對(duì)比國外先進(jìn)的應(yīng)用案例，受到了很多啟發(fā)。

該系統(tǒng)對(duì)于插入視頻的支持包括二維的DVE和視頻貼圖兩種形式，二維的DVE方式可以對(duì)實(shí)時(shí)輸入的視頻或回放的視頻文件實(shí)現(xiàn)硬件特效，例如位移、縮放以及混合動(dòng)畫。貼圖方式的視頻特技相對(duì)DVE方式來說，效果會(huì)更加豐富，視頻的開窗方式很靈活，但是貼圖復(fù)雜的視頻特技會(huì)造成一定程度的延時(shí)。在視頻連線的一些應(yīng)用上，還是采用DVE貼圖的方式進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)。圖文包裝及雙視窗場(chǎng)景界面如圖5所示。

7 總結(jié)

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)投入到陜西電視臺(tái)新聞中心的節(jié)目制作當(dāng)中，用于演播室新聞直播節(jié)目，為演播室直播節(jié)目提供標(biāo)題、字幕、動(dòng)畫、圖片信息、實(shí)時(shí)資訊、視頻連線等多種三維實(shí)時(shí)圖文包裝和視音頻包裝手段。使用至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)目的效果也獲得觀眾的肯定。筆者也總結(jié)出了一些的心得，與廣電同行們分享一下：

首先，在圖文包裝的設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)的場(chǎng)景必須要有一定的規(guī)范，單純的增加場(chǎng)景的復(fù)雜程度并不一定能帶來整體效果的提升，同時(shí)也會(huì)給播控端帶來一些的不確定因素，容易導(dǎo)致誤操作。

其次，圖文包裝的硬件方面，選擇合適的視頻板卡非常重要，有幾點(diǎn)需要考慮，最大支持的輸入輸出視頻數(shù)量、視頻卡的延時(shí)量以及視頻卡是否支持?jǐn)嚯娭蓖üδ堋?/p>

最后，系統(tǒng)的可操作性，這一點(diǎn)用戶必須關(guān)注，由于Vizrt系統(tǒng)采用的軟硬件分離的架構(gòu)，系統(tǒng)所有硬件系統(tǒng)都運(yùn)行在Windows XP系統(tǒng)下，可操作性比較大，這也提供了更多應(yīng)急備份的空間，操作人員可以在很熟悉的界面下工作，減少了誤操作的概率。