【摘要】本文主要從三維在線包裝播出字幕系統(tǒng)的穩(wěn)定性、播出的效果、播出操作的快捷性及網絡架構四個方面介紹了三維在線包裝播出字幕在吉林電視臺播出工作中的優(yōu)勢。

【關鍵詞】三維包裝字幕 渲染引擎 網絡化架構

吉林電視臺新建設的兩個高清頻道的字幕系統(tǒng)，采用的是高清三維在線包裝播出字幕機。該系統(tǒng)由三臺高清字幕機組成：即每個頻道各一臺高清包裝播出字幕機；還有一臺高清制作/編單包裝字幕機，該字幕機能完成提前編單及制作的工作。系統(tǒng)中的三臺高清包裝字幕機通過千兆網交換機進行連接。本人結合吉林電視臺高清頻道字幕系統(tǒng)，從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、播出效果、播出的快捷操作、網絡架構等四個方面對三維在線包裝播出字幕的優(yōu)勢作以分析介紹。

一.設備穩(wěn)定性分析

1.穩(wěn)定的底層架構：底層核心就是L3DEngine渲染引擎；基于OpenGL頂層開發(fā)的實時、高效渲染引擎L3DEngine，引擎采用標準化的面向對象語言編寫，有著強大的可管理性和可擴展性。利用GPU的圖形加速技術和CPU的多線程技術，提高渲染引擎效率。同時與DirectX相比其硬件消耗較小。

2.成熟穩(wěn)定的硬件結構：服務器結構設計，采用進口Matrox板卡。

3.模塊化軟件結構：播出、編單、制作、播出引擎等各種模板完全獨立，軟件修改互不影響。

4.規(guī)范化生產流程：每臺包裝整機出廠前都通過了24小時高溫高濕測試，7×24小時穩(wěn)定運行測試。

5.穩(wěn)定性架構標示圖如圖1所示。

二.絢麗的播出效果

1.三維高清包裝播出字幕是三維在線節(jié)目包裝的平臺。該平臺是在AirCG.NET網絡字幕播出系統(tǒng)基礎上開發(fā)的全新一代高性能、高穩(wěn)定性的在線節(jié)目包裝系統(tǒng)，系統(tǒng)基于工業(yè)級三維圖形接口OpenGL，完全自主開發(fā)并具有自主知識產權的三維渲染引擎為核心，系統(tǒng)采用CPU+GPU圖形加速技術，同時采用創(chuàng)新的多進程加速技術，是一套集字幕、圖形、圖像、動畫、視頻等全三維場景實時渲染（如圖2所示）應用的在線節(jié)目包裝系統(tǒng)。

2.該三維包裝播出字幕的三維場景制作和實時渲染引擎軟件基于工業(yè)標準的3D圖形軟件接口OpenGL，其廣泛應用于專業(yè)高端繪圖領域。AirCG·3D三維場景制作和實時渲染引擎是勵圖公司潛心多年研究，全部自主研發(fā)，具有行業(yè)領先水平的三維節(jié)目制作和包裝系統(tǒng)，真正實現了三維物體的模型創(chuàng)建、多視圖編輯、材質設置、紋理貼圖、多種燈光效果、攝像機變化等。系統(tǒng)基于NVidia強大的GPU處理能力，實現了復雜場景的實時渲染和播出，無需生成和等待。同時隨著GPU和CPU的處理能力的提高，場景的實時渲染能力會同步提升。

3.AirCG·3D實時渲染系統(tǒng)采用高效的多進程和多線程管理技術，在播出時可同時實時渲染多個不同的場景，如新聞標題、節(jié)目預告、直播標志、模擬/數字時鐘等，根據節(jié)目需要混合輸出，每個場景也可單獨進行播出控制。

4.AriCG.Artist三維場景制作軟件提供近百種二維模型、三維模型以及外部擴展模型，同時模型創(chuàng)作工具可完成自定義二維模型的創(chuàng)建、編輯，包括貝塞爾控制點的編輯，通過矢量轉換即可完成三維模型的創(chuàng)建。自定義的模型創(chuàng)建后加入到系統(tǒng)模型庫，可不斷豐富擴展模型庫。同時系統(tǒng)可導入如3D MAX、Maya，SoftImage等三維模型文件，并可對導入模型進行編輯，包括幾何層次、材質、紋理、燈光、攝像機等屬性；

5.AirCG.Artist三維場景制作軟件提供靈活而強大的三維物件導角設計工具，用戶可自主設計各種類型的導角，如：直導角、園導角、階梯型導角、內導角等，并可在場景制作軟件中調整導角的各種參數，如導角高度，深度等。

6.系統(tǒng)提供運動速度控制編輯器，用戶可自定義各種運動速度控制效果，如：加速、減速、加減速、減震器、阻尼運動、跳躍、貝塞爾曲線控制等。

7.系統(tǒng)提供強大的三維粒子發(fā)生器，通過設置粒子的模型和各種參數可產生諸如火焰、禮花、雪花、雨滴、流光等效果。并將粒子發(fā)生器綁定在三維空間中的任何模型上，制造如燃燒、爆炸等效果。

8.系統(tǒng)提供參數可調的動態(tài)等離子背景生成器，通過設置等離子的形狀、顏色變化、密度、速度、光圈等，可產生豐富的變化多端的動態(tài)背景。

9.基于時間線的關鍵幀動畫設計

AirCG·3D系統(tǒng)提供基于時間線的關鍵幀動畫和可編程的預設動畫兩種動畫模式?；跁r間線的關鍵幀動畫可設置入屏動畫，出屏動畫以及多場景切換動畫，動畫控制方式可采用手動控制和延時控制。可編程的預設動畫給用戶提供了一種復雜的、可任意定制參數的循環(huán)動畫播出模式。

10.AirCG·3D系統(tǒng)對于特殊功能的應用采用插件的設計方式，可在不修改軟件的基礎上可不斷豐富系統(tǒng)的應用插件庫，滿足各種特殊應用。目前系統(tǒng)提供了天氣預報、數字時鐘、模擬時鐘、倒計時、旗飄動畫、月歷、節(jié)目預告、統(tǒng)計圖、表格播出等插件。

三.播出操作簡單、方便、快捷

三維高清包裝播出字幕系統(tǒng)在原有二維播出字幕系統(tǒng)的基礎上，操作流程得到了簡化，軟件操作的復雜度得以降低，同時也減輕了播出人員的工作量。

1.采用頻道包裝播出系統(tǒng)，一條節(jié)目在不同的專業(yè)頻道多次播出，只需一次前期制作；自動播出節(jié)目單與三維包裝字幕播出節(jié)目單合二為一，每次只需更改或替換文字；支持國內主流播出系統(tǒng)與其無縫連接；支持模板庫節(jié)點管理，讓可修改項和非修改項完全分開。

2.多種數據源的關聯(lián)播出，實時修改播出節(jié)目單中的播出內容，支持Word、Excel、Access、ODBC、RSS等任一可鏈接數據源導入內容和數據播出；支持超長文本字幕處理技術，對于大容量的文本內容無須生成即可播出；支持文本自動關聯(lián)天氣預報實時動畫。

3.左飛字幕可在任意位置插入圖片，并可作修改無需生成直接播出；支持左飛字幕中任意文字任意修改大小、顏色，無需生成；支持左飛前標示動畫自動關聯(lián)左飛文字內容，實時變化，無需生成。

4.支持文字底板實時關聯(lián)文字長度；支持多種應用插件，如股票、短信、實時天氣預報、新聞資訊、節(jié)目導視等；支持動畫掛角、左飛斷點繼播功能；

5.支持通過網絡方式對節(jié)目進行實時VGA動態(tài)播出預覽，如圖3所示；多層圖文字幕同屏播出，字幕層次可任意調整，每層可獨立或編組控制。

6.支持節(jié)目單檢查功能，包括素材檢查、時間檢查等；支持3Dmax、Maya及Softimage等的三維模型數據輸入和再編輯，包括幾何層次、燈光、攝像機和動畫。

7.播出狀態(tài)可以通過不同的顏色加以區(qū)分，同屏支持多條字幕混合播出；支持全天24小時播出，跨天播出節(jié)目單自動調單；支持遠程臨時修改節(jié)目單并做消息提示；播后節(jié)目單自動保存至數據庫，方便日后查詢。

8.系統(tǒng)支持播出的文件格式及其廣泛

（1）圖像文件：BMP、JPG、TIFF、TGA、PNG、PSD、EPS等通用圖像文件格式；

（2）動畫文件：FLG、FLC、FLI、FLASH、SWF、TGA序列等文件格式；

（3）視音頻文件：MPEG1、MPEG2、MPEG4、DivX、VOB、DV、AVI、ASF，以及WMA、MP3等所有Windows支持的視音頻文件格式。

四.網絡化架構的優(yōu)勢

1.三維在線包裝播出系統(tǒng)（如圖4所示）可配置成網絡化C/S架構，三維場景制作、場景/素材管理、播出控制、字幕單編排、實時渲染引擎等軟件模塊可分布在不同的工作站或服務器上，通過以太網絡連接，滿足全臺多個部門，如播出部、制作部多個演播室等共享使用，實現三維場景制作、場景/素材管理等的集中制作和管理，制作好的場景通過以太網根據播出節(jié)目單主動同步或分發(fā)到分布式的播出控制站和實時渲染引擎服務器中。另外系統(tǒng)亦可將上該述所有功能模塊安裝在一臺服務器上，控制通過本機IP鏈路，滿足單機制作、播出需要。

2.三維在線包裝播出系統(tǒng)能實現：制播分離；權限管理；播出內容共享；可集中控制、可遠程控制；與播出系統(tǒng)聯(lián)動播出；可連接外部數據源；能保證系統(tǒng)安全性。

（1）軟件網絡化架構，系統(tǒng)引擎和播出控制分開，當播出控制出錯退出時，當前播出不受影響。

（2）當任一臺字幕服務器出現問題時，用制作站直接更換成出現問題機器IP 地址，數據和節(jié)目單會從服務器拷貝到本地去播出，減少重新配置的復雜度。

（3）播出內容共享，減少素材拷貝多個字幕服務器的工作量，也較少了感染病毒的幾率，素材方便管理。

（4）可集中控制、可遠程控制，如氣象預警，演播室控制等；與播出系統(tǒng)聯(lián)動播出，減少出錯幾率。

（5）可實時獲取外部數據分發(fā)給任一頻道使用。不需要每臺字幕服務器都要配一臺數據獲取工作站，也減少系統(tǒng)復雜性。

（6）模板制作包裝部門完成，各演播室群和播出部可直接獲取模板關聯(lián)數據即可播出，無需制作。一次制作，多次播出。

（7）通過權限管理是字幕播出系統(tǒng)可管可控；任一字幕服務器可以任意備份任一頻道字幕信息。

五.結束語

三維包裝播出字幕系統(tǒng)的穩(wěn)定性、播出的動態(tài)效果、播出操作的快捷性及網絡架構等方面的優(yōu)勢正逐步在播出、制作部門都得到體現。三維包裝播出字幕系統(tǒng)使得播出工作更高效、更安全，進一步的保障了播出信號的傳輸質量，降低了播出事故的幾率。

參考文獻

1.陳即弟，姚晴麟，任志強. 哈爾濱電視臺三維網絡包裝字幕制作播出系統(tǒng)[J].電視技術，2010，12：106-109.

2.葉何生. 三維包裝系統(tǒng)功能和運用簡談[J].電視技術，2012，6：58-61.