張開宇，程志勇

（陜西廣播電視臺，陜西 西安 710061）

1 系統(tǒng)總體設計目標

陜西廣播電視臺作為陜西省對外宣傳的窗口，擔負著陜西電視節(jié)目制作與播出的任務。為了能夠適應現今觀眾對于節(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)目的播報方式，陜西廣播電視臺于2010年采購1套Vizrt實時圖形包裝播出系統(tǒng)用于新聞節(jié)目的制作。

在系統(tǒng)選型階段，臺領導及相關技術人員考慮到該系統(tǒng)將應用于新聞直播中，通過充分的溝通，將系統(tǒng)安全性、設備先進性以及兼容性納入設備考察的重點指標。

考慮該系統(tǒng)需要投入到直播應用中，在性能上，要求該系統(tǒng)散熱好、噪音小、能滿足長時間的直播要求；采用獨立的硬件實時三維圖文渲染器，渲染能力每秒可處理1億個以上的三角形，這樣可以保證在處理復雜圖像時，畫面依然流暢。在功能上，通過對該圖文包裝系統(tǒng)的應用形式的考慮，對系統(tǒng)提出了以下要求：

1）圖形包裝播出系統(tǒng)高標清兼容。

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

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

4）圖文創(chuàng)作應為全三維操作空間，設計工具要求高質量、高效率。

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

2 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)采用Vizrt實時圖形包裝播出系統(tǒng)，為演播室配置了1套高清三維實時渲染引擎系統(tǒng)、1套播控軟件系統(tǒng)和1套圖文模板設計工作站。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路標清SDI實時視頻輸入，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、物體坐標以及透明度）。當輸入實時視頻時，視頻將產生延時。對應的音頻信號可以通過Matrox卡的AES/EBU輸入、輸出技術在渲染引擎中進行相對應的聲音延時控制。實時渲染的包裝畫面如圖2所示。

系統(tǒng)可以連接數據交換服務器（可選）或數據文件，提取各項數據，如財經數據、體育比賽數據、投票數據等，并實時播出。

4 播出控制系統(tǒng)

整個系統(tǒng)的播出控制在1臺Z400工作站上完成，播控軟件Vizrt Trio具有非常類似字幕機風格的操作界面，在輸入內容時使用創(chuàng)建好的模板，像使用字幕機一樣輸入內容。每一個操作界面都有一個內建的預覽窗口來顯示下一個將要播出的場景或者操作員最近修改的場景。

該系統(tǒng)支持同時控制多個渲染引擎，播控系統(tǒng)必須設定在播出模式，多個用戶可以同時切換到播出模式。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的。

本地預覽功能：如果播控客戶端電腦使用Nvidia的Quadro系列的顯卡，預覽渲染引擎將會在本地運行。當用戶讀取一個元素的時候，本地預覽渲染引擎將會渲染出準確的預覽畫面。

該系統(tǒng)可以自定義快捷鍵，控制各種三維動畫、角標和各種欄目LOGO，對于多路視頻輸入的DVE窗口，可以對任意一窗口隨時進行動畫操控。

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

5 設計工作站

設計工作站上配置了Vizrt Artist，它擁有強大的真三維創(chuàng)作功能。陜西電視臺綜合考察了行業(yè)內其他產品，總結出它的優(yōu)勢在于基于拖拽式的操作界面、近150種的標準實時插件、多元的特技效果，并支持各種中英文字體、3D和2D設計模塊的導入。

該設計系統(tǒng)具備粒子功能、可以實現三維空間中的動態(tài)光效，支持包括Psd、Tga等多種格式的圖片素材輸入，可以自動識別圖片中的通道信息?？梢詫氤Ｓ萌S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、動畫庫、三維物體庫、二維物體庫、貼圖庫、材質庫等，可以在庫中添加自己比較滿意的物體或者材質，方便調用。

通過此系統(tǒng)，陜西電視臺的創(chuàng)作人員在欄目包裝中能夠更快捷地進行設計。多元素三維制作，包括動畫角標、特效字幕、個性場景使欄目生動、直觀，符合陜西電視臺頻道、欄目的理念及風格，滿足新聞直播制作對效率的要求。設計軟件控制端界面如圖4所示。

6 系統(tǒng)在直播中得應用

Vizrt Trio的實時圖文包裝產品被全球電視轉播機構廣泛應用在實時新聞、財經新聞、體育新聞、娛樂晚會直播、財經信息等多種節(jié)目形式中。在系統(tǒng)運行的初期，通過對比國外先進的應用案例，受到了很多啟發(fā)。

該系統(tǒng)對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方式可以對實時輸入的視頻或回放的視頻文件實現硬件特效，例如位移、縮放以及混合動畫。貼圖方式的視頻特技相對DVE方式來說，效果會更加豐富，視頻的開窗方式很靈活，但是貼圖復雜的視頻特技會造成一定程度的延時。在視頻連線的一些應用上，還是采用DVE貼圖的方式進行場景設計。圖文包裝及雙視窗場景界面如圖5所示。

7 總結

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

首先，在圖文包裝的設計方面，設計的場景必須要有一定的規(guī)范，單純的增加場景的復雜程度并不一定能帶來整體效果的提升，同時也會給播控端帶來一些的不確定因素，容易導致誤操作。

其次，圖文包裝的硬件方面，選擇合適的視頻板卡非常重要，有幾點需要考慮，最大支持的輸入輸出視頻數量、視頻卡的延時量以及視頻卡是否支持斷電直通功能。

最后，系統(tǒng)的可操作性，這一點用戶必須關注，由于Vizrt系統(tǒng)采用的軟硬件分離的架構，系統(tǒng)所有硬件系統(tǒng)都運行在Windows XP系統(tǒng)下，可操作性比較大，這也提供了更多應急備份的空間，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。