Vizrt虛擬在蘇州臺主體演播室的應(yīng)用

殷雪梅 黃敏杰 李寧斌

【摘要】本文就《對話蘇州》節(jié)目采用的技術(shù)方案，介紹了Vizrt虛擬結(jié)合機器人搖臂在蘇州臺主體演播室——2000平方演播室的應(yīng)用，說明了在線包裝和機器人搖臂攝像機虛擬數(shù)據(jù)的調(diào)試步驟，總結(jié)了最適合演播室、導(dǎo)控間和車庫的現(xiàn)場走線方式和機位分布，為節(jié)目的制作提供良好技術(shù)支持與保障，為以后系統(tǒng)的搭建、調(diào)試和接線節(jié)省時間和精力。

【關(guān)鍵詞】AR 機器人搖臂 虛擬跟蹤數(shù)據(jù) Vizrt在線包裝

一.應(yīng)用背景

在《對話蘇州》節(jié)目中，制作了兩個虛擬場景，圖1所示的綠色生活和圖2的智慧城市?，F(xiàn)場機位如圖3所示共8個，標(biāo)準(zhǔn)1/2/3/4/5號機位在觀眾席后方及左右兩側(cè)，6號游機，7號機器人搖臂根據(jù)虛擬場景效果位于舞臺左側(cè)，8號物理搖臂位于舞臺右側(cè)。機器人搖臂來自SEEDER，采用freed虛擬協(xié)議，具有良好的機械跟蹤性能，給Vizrt渲染機提供虛擬場景的前景信號[1]；虛擬系統(tǒng)和在線包裝是Vizrt公司產(chǎn)品，是目前國際最先進的虛擬系統(tǒng)和在線包裝產(chǎn)品之一[2]；大屏方案是帶開窗信號的1K的LED屏幕，結(jié)合返看能夠使現(xiàn)場嘉賓和觀眾都能看到自己置身于虛擬場景的畫面。

二.系統(tǒng)介紹及應(yīng)用

此次將虛擬搖臂機器人運用在2000平演播室中，信號傳輸從8訊道轉(zhuǎn)播車到2000平演播室再到搖臂機器人，完成了虛擬場景的輸出，并能使在場觀眾直觀地感受到虛擬場景的效果。

視頻系統(tǒng)框架如圖4所示。轉(zhuǎn)播車接口板把搖臂畫面信號和開窗信號給車庫接口箱，車庫接口箱再給2000導(dǎo)控接口箱的車庫6、7接口，分別通過視分出一路信號V650給演播室的左側(cè)墻盒1，一路信號V652給左側(cè)墻盒2，最后接給渲染機的輸入XN FG和XN IN；渲染機的虛擬跟蹤數(shù)據(jù)通過RS232串口線從機器人控制面板獲得[3]。注意要將虛擬搖臂攝像機鏡頭的Zoom的control方式設(shè)置為position，這樣才能被控制面板操控。

現(xiàn)場大屏支持2K輸入方案，此次使用了1K，后續(xù)可以擴展[3]。大屏融合器的開窗信號來自車上切換臺切出AUX1信號，AUX1信號可以切換大屏循環(huán)底、VCR和AR信號：72*72矩陣AUX1輸入源→矩陣field1輸出→車庫接口板1→2000導(dǎo)控視分1→2000演播室接口箱右側(cè)墻盒1→大屏融合器。轉(zhuǎn)播車上切換臺V信號的來源：渲染機輸出V信號→演播室接口箱演播廳左后1→2000導(dǎo)控視分8→車庫接口板8→切換臺EXT1輸入源→切換臺AUX1輸出。

為了使臺上主持人和嘉賓不用轉(zhuǎn)過頭看大屏的顯示畫面，臺口放置了兩個顯示器，顯示器的輸入來自轉(zhuǎn)播車上的field2，field2的source為切換臺的PGM。

音頻上如圖5所示，8訊道轉(zhuǎn)播車與2000演播室音頻信號走光纖，傳輸協(xié)議是MADI協(xié)議，一根光纖上行，一根光纖下行，每根光纖支持8路AES數(shù)字音頻信號。

如果是5訊道轉(zhuǎn)播車，與2000演播室音頻信號從攝像機機頭走，每個機頭支持兩路模擬音頻輸入。5訊道轉(zhuǎn)播車給2000調(diào)音臺音頻信號是模擬信號，通過車庫接口箱給2000導(dǎo)控間接口箱，可以傳輸4路模擬音頻信號。

節(jié)目的VCR和虛擬場景的音樂通過轉(zhuǎn)播車上的T2P1播放；節(jié)目中使用的都是無線話筒，6個手持，1個胸麥和7個頭戴；觀眾聽到的是主擴音箱和補聲音箱，主持人及臺上嘉賓聽到的是吊掛返聽和臺口的流動返聽；音頻混合為1路聲道，通過MADI線從2000平演播室的接口箱給轉(zhuǎn)播車上。

無線通話有三種方式[4]：CH1-6用于轉(zhuǎn)播現(xiàn)場的聯(lián)絡(luò)，點對點通話，現(xiàn)場可以穿透1-2個磚墻，開闊地通話大于3公里；CH7-10可以接通本臺轉(zhuǎn)播車的內(nèi)部通話，實現(xiàn)轉(zhuǎn)播車內(nèi)通話面板可以與對講機通話；CH11-CH15增加了中繼臺服務(wù)功能，可以解決兩個對講機距離較遠(yuǎn)或者中間阻隔墻多造成的通話不暢的問題。我們此次因為8訊道轉(zhuǎn)播車的天線問題沒有使用中繼器，使用的是點對點通話方式，并把車門稍微打開些，提高信號質(zhì)量。

三.設(shè)備安裝及配置

1.SEEDER的安裝和配置

首頁如圖6所示，點擊1處進入設(shè)置界面；點擊2處回到設(shè)置的機器人原點；3處為設(shè)置機器人搖臂運行速度，從1到10，速度增加；點擊4處進入點位設(shè)置。

（1）原點設(shè)置

進入SEEDER控制面板顯示界面，打開軟件，調(diào)整搖桿到想設(shè)置的原點位置。點擊圖6右上角1處圖標(biāo)進入設(shè)置，點擊進入后臺，進入后臺管理界面，再點軸位清零，可見“軸參數(shù)顯示”都為0，即完成原點的設(shè)置。

注：每次關(guān)機、斷電前搖臂要回歸原點，若搖臂控不上需要將控制面板關(guān)機斷電再重啟。

（2）限位

在后臺管理頁面如圖8所示，在2處的限位設(shè)置中設(shè)置搖臂和云臺轉(zhuǎn)動角度范圍，操作搖桿可發(fā)現(xiàn)搖臂和云臺的運行范圍受到限制。

（3）速度

在后臺管理頁面如圖8所示，在3處的手動速度中設(shè)置搖桿操控的速度范圍；在自動速度中設(shè)置點位運行的速度最大最小值，這樣可調(diào)整點位運行時間的長短。

（4）4設(shè)置點位

在首頁4處新建profile，命名為“蘇州”，進入profile，點擊圖9中的場景編輯，調(diào)整搖臂到設(shè)定的點位，點擊“+”存入點位，長按點位可命名。走點位時可在觸控屏上點擊，也可按面板上的按鍵，按鍵數(shù)字對應(yīng)點位順序。

（5）虛擬跟蹤數(shù)據(jù)輸出

機器人搖臂到虛擬渲染機的數(shù)據(jù)輸出采用通用freed協(xié)議[5]，通過RS232串口方式從搖臂的控制面板輸出到渲染機主機的串口，波特率38400bps，數(shù)據(jù)位8bit，停止位1bit，奇校驗位1bit。

freed協(xié)議里包含的跟蹤信息有：數(shù)據(jù)類型、攝像機的ID、搖移角度、俯仰角度、攝像機轉(zhuǎn)角、X軸位置、Y軸位置、高度（Z軸位置）、推拉、聚焦、備份用戶定義、校驗和。在seeder機械搖臂中用到的跟蹤信息有搖移角度、俯仰角度、X軸位置、Y軸位置、高度（Z軸位置）、推拉、聚焦和校驗和。

2.虛擬渲染的安裝和配置

（1）安裝板卡驅(qū)動

KM5200顯卡驅(qū)動安裝，安裝后需重啟。

（2）選擇鏡頭文件

·打開GH Terminal連接本地數(shù)據(jù)庫

·打開ENGINE，點擊如圖所示圖標(biāo)，右鍵按住不放選擇select camera再選擇camera1。

鏡頭文件的存放位置如下圖，需要時替換即可。

（3）Studio Setup的配置

·在Cameras和Computers標(biāo)簽頁中將相應(yīng)的虛擬協(xié)議freed協(xié)議和識別到的虛擬主機拖到下方。

·點擊引擎修改對應(yīng)的com口，對應(yīng)是com1口，修改完記得要take才生效

·Genlock選擇on viz

·viz_io license server一定要打開yes，否則會認(rèn)不到xn的權(quán)限。

設(shè)置修改完畢后要及時save到當(dāng)前的配置文件中，并且要重啟viz_io才能生效。下次若是數(shù)據(jù)被改動，重新load相應(yīng)studio_setup配置文件即可。相應(yīng)的studio_ setup配置文件的存儲位置如圖20所示。

·測量虛擬場景原點與機器人原點在X、Y、Z軸上的偏差，調(diào)整虛擬場景的原點，單位為厘米。我們選取的機器人的原點是平行舞臺朝南，位于觀眾席和舞臺的中間，與場景的原點的偏移為攝像機的高度，即Z軸的offset為攝像機的高度。

·校鏡頭范圍，先點擊Reset Lens Limits，調(diào)整搖臂的zoom和focus，使得到全部的范圍，大概6萬，再點擊Save Lens Limits。seeder控制面板重啟后，需要重新校正鏡頭范圍。

·延遲，因為虛擬信號經(jīng)過渲染輸出要比實際畫面信號延遲，所以要設(shè)置延遲時間，使虛擬與畫面同時輸出。

·點擊！查看虛擬跟蹤情況，顯示 Tracking good即為正常接收到虛擬信號，顯示Tracking bad說明渲染機或機器人同步信號有問題。

（4）Viz Config的配置

·設(shè)置同步，在有輸入XN FG信號的情況下選擇Digital Input1即采用數(shù)字同步來鎖（也可以接入BB信號）。在打開Engine的狀態(tài)下按快捷鍵Alt+V，也可以打開同步設(shè)置的窗口。

·若要開窗輸入源選擇HD 1080i

四.總結(jié)

通過這次AR場景在2000平演播室的應(yīng)用，確定了轉(zhuǎn)播車和演播室之間上行、下行的信號方式，使傳輸線路盡可能短和方便，并且考慮到可加入的擴展功能，比如加入虛擬開窗信號，方便以后轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)快速接入。同時，虛擬點位的制作過程中攝像機初始點和場景初始點的選擇，為以后類似節(jié)目的制作提供了參考。B&P;

參考文獻(xiàn)

[1] 黃堯禹，程晨.泰勒軌道機器人結(jié)合Vizrt虛擬的安裝調(diào)試[J].現(xiàn)代電視技術(shù).2018.

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[3] 蔡莉莉.大屏在線包裝在直播演播室中的應(yīng)用中國新聞技術(shù)工作者聯(lián)合會2015年度“新聞科技論文”優(yōu)秀論文集[J].2015.

[4] 沈勁松，趙慶彬.江蘇衛(wèi)視2017澳門跨年演唱會制作之通話保障篇[J].現(xiàn)代電視技術(shù).2017.

[5] 劉丙凱.虛擬演播室中攝像機跟蹤與定位系統(tǒng)研究[J].南京理工大學(xué).2016.