軌道機(jī)器人Furio與虛擬植入系統(tǒng)的結(jié)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(jī)運動跟蹤，圖形處理部分包括：圖形制作設(shè)備、圖形播控設(shè)備、圖形工作站，各采用一臺計算機(jī)完成各自工作；攝像機(jī)跟蹤部分包括攝像機(jī)傳感器、跟蹤信號處理相關(guān)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(biāo)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(shè)計當(dāng)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(nèi)有一些成功應(yīng)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(rèn)為攝像機(jī)軌道拍攝控制系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)結(jié)合是當(dāng)今電視臺演播室技術(shù)發(fā)展的一個方向，虛擬植入起到了豐富節(jié)目內(nèi)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(jìn)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(shù)部白曉云主任作了概括，虛擬植入技術(shù)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(guān)的內(nèi)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(jī)的變焦、聚焦、平搖、俯仰等信息，根據(jù)這些信息實時進(jìn)行調(diào)整，在攝像機(jī)景別變化時，畫面中虛擬場景能跟實景一樣產(chǎn)生相應(yīng)的景別變化。“虛擬植入的應(yīng)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(qiáng)畫面表現(xiàn)力，提升節(jié)目視覺感受，技術(shù)發(fā)展推動節(jié)目創(chuàng)新的項目預(yù)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(qiáng)，虛實結(jié)合的效果增強(qiáng)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(jī)位，一個移動機(jī)位、圖形制作設(shè)備、圖形播控設(shè)備、圖形渲染引擎及圖形處理合成設(shè)備組成。此外，本項目整套設(shè)備設(shè)計成箱載模式，既可在臺內(nèi)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(shù)架構(gòu)

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

　　Furio機(jī)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(jī)器人遙控跟蹤系統(tǒng)Furio起到了重要的作用。白主任強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)urio機(jī)器人與傳統(tǒng)的攝像機(jī)承托設(shè)備相比優(yōu)勢顯著：Furio機(jī)器人可沿軌道高速運動，最高速度達(dá)到2m/s，使鏡頭一氣呵成，流暢生動。Furio機(jī)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(yuǎn)距離遙控操作。Ross Video機(jī)器人支持拍攝狀態(tài)存儲功能，可以將攝像機(jī)的動態(tài)拍攝過程記錄在服務(wù)器中，只需點擊對應(yīng)縮略圖標(biāo)，即可重現(xiàn)攝像機(jī)拍攝過程中的所有動作和狀態(tài)。“一次設(shè)計，多次使用。”只需攝像師根據(jù)節(jié)目需求進(jìn)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(diào)用存儲狀態(tài)的方式控制機(jī)器人進(jìn)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(jī)位，只需一個軌道機(jī)位就直接將主持人送到大屏前，全方位展示主持人的風(fēng)采。機(jī)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(qiáng)，給主持人提供了更大的空間。機(jī)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(jī)運動信息。360度旋轉(zhuǎn)不僅可以拍到主持人，也可以拍到臺下的嘉賓和觀眾，增強(qiáng)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(jī)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(jī)位。

　　Ross Video為虛擬植入系統(tǒng)提供有力的技術(shù)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(shù)領(lǐng)先的視頻設(shè)備廠商，將最先進(jìn)的技術(shù)理念和技術(shù)方案第一時間介紹到中國，讓國內(nèi)的制作水平與國際同步接軌�！� Ross Video公司為該設(shè)備在黑龍江電視臺的使用提供了良好的使用設(shè)計和技術(shù)支持，嚴(yán)格按照黑龍江臺演播室景區(qū)的整體設(shè)計來安裝該系統(tǒng)，并進(jìn)行精確調(diào)試，多次對臺方員工進(jìn)行技術(shù)培新，而且也借鑒了很多國外成熟制作模式。通過使用Furio機(jī)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(shè)備安裝和使用過程中也面臨一些挑戰(zhàn)，機(jī)器人也不例外。機(jī)器人提供的是沿圓弧軌道的位移，而圖形設(shè)備需要的是直角坐標(biāo)系中的位移。另外，機(jī)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(yīng)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(shù)人員通力合作，經(jīng)過多次的現(xiàn)場測量和反復(fù)的計算調(diào)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(jī)器人快速運動時會產(chǎn)生較大的離心力，再加上原演播室水泥地面不太平整，導(dǎo)致機(jī)器人高速運動時出現(xiàn)抖動現(xiàn)象�！癛oss Video公司及時從比利時派來工程師到我臺，對機(jī)器人重心進(jìn)行精確調(diào)整，反復(fù)對軌道進(jìn)行調(diào)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(diào)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(jī)器人快速運動時脫離軌道�！睆埧崎L強(qiáng)調(diào)，在前期設(shè)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(shù)服務(wù)和支持很及時，很到位，我們也很感謝！”

　　黑龍江電視臺是國內(nèi)首個使用Ross Video Furio機(jī)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(jī)器人和虛擬植入系統(tǒng)的完美結(jié)合，“航母”、“神舟”、“釣魚島”不僅全景展現(xiàn)，而且細(xì)節(jié)清晰，整個畫面非常協(xié)調(diào)，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(nèi)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(dá)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(dāng)今激烈的節(jié)目競爭中脫穎而出。
　　臺領(lǐng)導(dǎo)表示，技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)節(jié)目的制作方式。在技術(shù)部門的推動下，節(jié)目部門也接受并喜歡上了這種先進(jìn)的、節(jié)省人力和物力的變革的制作形式。