虚拟包装

2024-08-28

虚拟包装（精选4篇）

虚拟包装篇1

随着基于互联网络的电子商务的不断发展与完善, 消费者在虚拟世界的消费行为的要求也在不断提高。在消费的过程当中, 从电子商务平台中获取产品信息、同类产品比对、产品演示等互动类型的探究需求不断提高。这种产品的虚拟包装与产品融为一体, 是新意义的产品包装类型, 承载着传统包装传达信息、促进销售、产品展示的包装功能。然而, 当前市场中随着信息技术的发展, 传统包装并没有真正意义的改变。互联网交易之下, 大多数情况下商品还是依靠传统包装来完成承载、运输、销售的, 无实物或部分实物商品市场占极少数。包装领域随着信息时代的到来, 新技术新材料的产生与环境问题所带来的压力, 信息时代的包装必将出现革新, 实现真正意义上的虚拟包装。首先我们把虚拟包装按照虚拟类型进行分类, 可分为无实物 (纯虚拟) 、部分实物 (部分虚拟) 、全实物 (信息可更换) , 从这三个方面进行分析与展望可得到未来虚拟包装的发展方向。

信息时代对包装功能的要求发生了哪些变化

传统包装最主要的功能即为其物理功能。在各环节保护产品, 方便运输、销售与使用。传统包装存在的意义, 是其他功能的基础。而其另外一个不可忽视的功能则是促销功能, 包装是产品制造过程中的最后一道工序, 又是进入市场的第一步, 不仅对产品进入流通领域起保护其价值的作用, 还能起到促进销售、提高附加值的作用。在信息时代, 随着虚拟世界的不断发展, 产品的意义也发生着变化。虚拟产品与虚拟交易的产生, 促使仅有传递产品信息达到促销目的的虚拟包装也应运而生。进而, 使包装的功能也发生微妙变化, 其信息传递的功能更为凸显, 有些包装甚至失去了其物理功能。

虚拟包装分类展望

无实物虚拟包装

无实物包装, 即为那些虚拟产品提供的收纳与信息传递达到销售目的的虚拟产品包装。例如, 网络产品、数字产品、程序软件、电子娱乐产品等通过虚拟方式达成交易, 这种产品需要一种能够传达产品信息、收纳整理产品内容, 凸显产品概念的包装。这一类的无实物包装是针对无实物的虚拟产品产生的, 并不断发展壮大起来。同时, 随着基于互联网络的电子商务的不断发展与完善, 那些有形的产品在电子商务平台上的销售也需要虚拟包装来提供商品信息、互动展示、产品促销理念的传递。这一类的无实物包装在当下的电子商务领域是可见的, 并随着竞争的需求、消费者消费品位的提高逐步从单纯信息展示到能够互动操作个性化灵活化转变, 向着以用户为中心的理念发展。

以用户为中心的交互式虚拟包装是以用户的参与为中心的, 围绕用户的需求, 为其提供个性化的服务。能够为客户提供更加灵活、人性化的虚拟环境, 顺利自主地完成对产品功能、外观颜色材质等直观的了解, 以及诸如使用评价、生产制造、企业与消费信息等其他产品信息的掌握, 个性化地完成订单、查询、取消等消费活动。以用户为中心的交互式虚拟包装其主要技术环节包括包装装潢设计和网络交互两方面。利用三维软件建立模拟产品包装, 交互软件使用户可以利用熟悉的web用户界面来了解产品外形、颜色、功能等, 并且可以组合拆分、更改。通过网络集成技术将产品搜索、在线展示、产品定制、客户信息管理、企业信息管理、系统帮助等功能集成。通过三维可视化展示和交互, 实现产品客户化订购和信息管理的过程。

这一类的无实物包装在很大程度上扩大了包装设计领域的界定, 使其促销和产品信息传递的功能占主导。同时又融入了销售信息管理等新内容, 成为新形式的产品促销载体。

部分实物虚拟包装

随着电子商务的发展, 虚拟交易成为了商品交易的新形势, 并且发展迅速, 能够在很大程度上降低销售成本、减少实体展示销售的资源消耗、提高效率, 具有积极意义。但虚拟交易的产生并不能使产品虚拟化, 绝大多数的产品还是有形的现实产品。就这部分产品而言, 需要实体包装来保护、方便运输实现产品展示, 包装的实体部分不可能消失。那么, 随着信息时代的到来, 新技术新产品的出现, 实体包装的虚拟化将如何发展?部分实物的虚拟包装正是未来包装概念的发展方向。

部分实物的虚拟包装, 既有包装实体, 又有信息载体。传统包装改良, 是未来包装发展方向。包装实体完成传统包装的物理功能, 这是实体产品不可或缺的保护;信息载体打破传统包装信息传递方式, 从传统包装印刷转变到电子信息。电子信息显示的实现可为广泛地重复利用包装提供可能。实物载体可单纯围绕包装机构进行设计, 可在同类容器间相互转化使用、重复利用, 最大限度地充分利用包装资源。这种包装上的信息方式的改革可以以多种方式进行, 条形码信息录入的方式仍可沿用, 亦可发展电子显示方式。见图一, 未来包装设计实例, 为虚实结合的传统包装发展提供方向。

实体包装与虚拟信息的结合是这类包装的特点。其虚拟的部分还可拓展, 不仅仅是外观显示, 还可以是诸如声音信息、触摸信息等各种感官的虚拟信息传递。这些都会随着各种新材料的产生和市场竞争日趋激烈以及包装市场不断变化的需求, 而不断产生和发展变化的。

全实物虚拟包装

在虚拟信息载体无法应用到包装实体的情况下, 实体包装如何实现虚拟化呢?试想, 如果包装能够灵活变换形式, 能够被反复地重复利用, 包装的信息部分亦可更改变换, 那么这样的包装就实现了全实物的虚拟变换, 从外形结构到信息传递的虚拟变换。

全实物虚拟包装概念的提出看似是矛盾的, 但其概念是可以通过实体的形式变换来实现。实体包装可整体或局部转换信息、变换包装结构, 来体现虚拟成分。全实体包装, 信息可实物转换、变更;包装结构亦可通过模块化设计来实现结构变换, 从而实现虚拟包装的信息转换功能, 最大程度地实现再利用。全实物的虚拟包装可以引进模块化设计理念, 通过模块化来实现变换无穷的包装载体形式, 是当前包装设计发展的可见方向, 是未来包装形式的过渡。

虚拟包装的现实意义

虚拟包装的现实意义体现在三个方面:

首先, 虚拟包装能够降低产品成本。通过虚拟实现产品信息传递, 产品销售, 节省产品实物包装、宣传成本。降低生产制造成本、降低销售成本。为产品提高竞争力, 为企业增加利润空间。

其次, 虚拟包装的发展也在配合着电子商务的建设发展, 为生产、销售、购买、使用等各个环节提供便利, 是顺应信息时代发展潮流的。

而虚拟包装更为深层次的意义则在于, 能够有效地最大限度地在包装领域中实现低碳排放。其虚拟的意义除了便捷的产品信息传递以外正在于能够充分有效地利用包装资源, 打破传统的包装方式降低包装成本, 减轻日益产生的消费需求对环境的压力。

结语

在产品包装领域中随着市场竞争和环境问题带来的压力, 企业主与设计师们应当看到包装领域将会面临变革, 其发展应当顺应时代, 适应行业转变。文中根据虚拟包装的虚拟属性为未来包装发展提供三种方向, 以为借鉴。

虚拟表现手法与包装设计的关系篇2

1 虚拟表现手法在包装设计中的优势

包装设计是依据一定的商品属性、商品的形体结构、商品的储运条件、空间距离转换、商品的促销宣传等多方面的需要, 从包装的容器造型、包装材料、视觉设计到营销方式等一系列的思维和创造过程。然而, 现代快节奏的生活方式, 环保节约型包装的呼吁, 使得传统的包装设计与现代需求产生了矛盾, 这使人们思索着能否用计算机虚拟表现手法来辅助设计人员进行包装设计呢?

答案是肯定的, 高科技的发展, 电子计算机的发明和运用, 多媒体网络的普及, 信息高速公路的建立, 标志着人类社会走向了现代文明。特别是以电脑为代表的飞速发展与普及, 将最先进的电脑技术应用于现代艺术设计之中, 设计的技巧以及方式得到了翻天覆地的革新, 数码技术的运用使得现代包装设计发展到了崭新的阶段。

其过程简捷、方便、经济、有效。包装设计的数码表现手法与传统手工设计相比具有很多突出优势, 具体表现在:

1) 设计创意空间更加灵活、开阔。只有想不到, 没有做不到, 设计已变成了一种融合科技与艺术的综合学科。屏幕上闪烁着各种光芒, 变换着各种造型, 每当你按下一个按钮, 将会出现一幅新的场景与新的文字。新的设计形态已出现在我们的生活中, 设计的产品也成了一种时时变化着的东西。2) 设计使用的材料和设备更加简化。虚拟表现手法的应用为包装设计提供了新的创作方式, 人们的一切艺术想象几乎都可变为现实, 在掌握了虚拟表现手法之后, 包装设计师发现这是一个广阔的新天地:可以大大节约设计的时间;提供更多的设计可能性;能够迅速的提出设计方案;并且还能够迅速的改正原稿, 无论色彩, 肌理, 字体, 形象, 布局都可以很方便的进行处理。3) 设计效率更高。虚拟表现手法使得包装设计的变更与修改简捷快速, 系列设计生成更方便, 设计表达更加简易而且表现品质更高, 此外图纸的生成也更简单、更精确。

2 虚拟表现手法在包装设计中的应用

首先对虚拟表现手法下的包装设计进行分解, 包含两方面的内容:立体模型设计与标贴设计。

2.1 立体模型设计

立体模型设计即三维设计, 标贴设计可视为平面设计, 这样包装设计就被分成三维设计与平面设计了。对于单纯的三维设计和平面设计有许多软件都能实现计算机辅助, 并且能达到理想的效果。但还有一个问题, 就是理想的三维模型与平面标贴之间还存在着能否融合以及是否相配?其实这个矛盾很容易解决, 在3ds max软件中, 运用强大的材料贴图功能可以将平面标贴与三维模型在场景中很好地结合, 并能实时观察其最终效果

2.2 标贴设计

标贴设计即平面设计, 它包含对产品的品牌宣传、产品标识、使用说明、成分介绍等, 集图形设计、图文编排于一体, 既有美化商品的功能, 也有广告宣传的功能。平面设计可采用的软件很多, 常用的有Core l Draw、Photos hop、Illus trator、Fre e hand等。其中, Core lDraw图形软件因速度快、使用方便、存储小、任意缩放不变形及输出不受精度的限制等优点, 深受设计师的喜爱。Corel Draw的图形为矢量格式, 这种格式的文件不能被传输到三维软件中作为贴图文件, 因此必须对Corel Draw的文件格式进行适当的处理, 即在标贴设计完成后将文件以位图文件导出。如果Corel Draw中设计的标贴不能满足需要, 还可以将位图文件传输到Photoshop中进行进一步加工处理直到满意为止。Photoshop软件的功能非常强大, 它的主要作用是处理和修改图像, 也可以制作出许多特技效果, 为标贴设计锦上添花。

2.3 效果图生成

造型设计和标贴设计都完成后就可以进行贴图操作了, 这个操作很简单, 只需在3ds max的材料编辑器中将标贴文件指定为贴图材料, 再将该材料指定给造型物体即可。渲染视窗中观察效果, 如果满意就可存储该文件为效果图文件。3ds max生成的效果图位图文件往往不尽人意, 需要进行再处理, 利用Photoshop的图像处理功能和特技效果可以使效果图达到如同真实照片的效果。

2.4 三视图生成

三视图生成的最佳软件就是Auto CAD, 但是如果仅仅根据效果图来绘制三视图, 很难使三视图和效果图保持一致, 而Auto CAD和3ds m ax之间又没有直接的文件可以相互传输, 如何才能保证三视图与效果图之间达到基本一致呢?首先在3ds max中将造型文件以3ds文件格式导出;然后在Auto CAD中选择“插入/3dstudio实体”命令将造型的立体图形插入到CAD中;再利用有关的绘图命令和“描点法”绘制包装容器的三视图;最后再进行相应的完善处理 (编辑、修改、尺寸标注等等) 来完成三视图的生成。

效果图、三视图生成后就可打印输出交付给客户。整个设计过程耗时很少, 它比手工设计减少了工序, 节省了大量的时间, 而且修改非常方便。如果需要还可以在3ds max软件中通过改变相机的参数来观察各个角度的效果, 就像拿着一个真实的产品包装在手中一样, 可以仔细地琢磨。这样完全可以省去做模型和使用模型等工序, 设计过程更为简单。对于系列产品, CAD的威力更大, 只需将设计好的造型比例改变一下或作一些小的变动即可。

包装设计的实质从某种意义上说, 是一个反复修正不断完善的过程, 虚拟表现手法无疑为设计快速、方便、准确地达到目标提供了最有效的技术和方法, 也使企业在竞争中能占据有利地位。正是由于虚拟表现手法利用了现代PC机的强大设计功能, 将产品包装的设计周期从原来的数月缩短至几天, 甚至是几个小时, 因此在现代的信息社会中, 几乎所有的产品包装设计都是无一例外的采用了虚拟表现手法, 目的不仅仅是提高生产加工的效率, 更重要的是商家都试图以新奇、鲜艳的包装设计来抢夺市场份额。因此, 在现代的信息社会中, 虚拟表现手法及其应用的大众化, 将会使我们的社会与生活变的更加多姿多彩。

摘要：通过对比包装设计的传统设计方法和虚拟表现手法, 对虚拟表现手法的优势做了简单的分析, 并在此基础上, 对虚拟表现手法在产品包装设计这一领域的应用流程进行了分析探讨。

虚拟包装篇3

关键词：MVG,虚拟图文包装系统,三维图形场景渲染,虚实结合,机械传感跟踪

近年来, 虚拟演播室技术已经被越来越多的电视台以及行业用户所了解并使用, 基于蓝箱、绿箱的虚拟演播室系统已经较为普遍, 但虚拟技术的应用却远不止于此。传统的虚拟演播室的应用必须要依托蓝箱的环境, 虽然越来越多的电视台和电视节目制作都使用虚拟演播室, 但是也存在一定的局限性, 当我们在实景演播室中需要出现虚拟元素并且要求这些虚拟的元素跟随摄像机镜头的运动而运动的时候, 传统的虚拟演播室系统受限于蓝箱等诸多因素就不能满足使用的需求了。随着数字视频技术的日益发展, 一种利用Mask键信号功能, 单独采用机械传感跟踪方式, 修正定位操作, 结合虚拟演播技术、图形图像技术的改造, 兴起的虚拟图文包装系统, 即不需要蓝箱的“虚”“实”相结合的效果。彻底摆脱了蓝箱对虚拟演播室系统的约束, 可以将虚拟元素应用于各种各样的实景场地, 场景的造型灵活多变, 在低成本的情况下依然可以制作出绚丽的效果。可以广泛应用于新闻, 对话访谈、大型综艺节目、演唱会, 气象预报、户外体育赛事等等。

在这篇文章中, 我们就传统虚拟演播室技术, Mariana.VG虚拟图文包装系统及在浙江卫视的大型《直播钱江潮》系列节目中的应用做一下介绍。

一传统虚拟演播室系统

传统的虚拟演播室技术 (The Virtual Studio System) 是通过专业的图形图像处理技术, 模拟真实的电视节目场景, 并通过对摄像机运动参数的精确传感, 使真实电视演播视觉空间与虚拟场景空间在透视关系上完全一致。采用色键合成器进行“抠像”处理, 将主持人与虚拟场景合成在一起中, 实现电视节目的拍摄制作。

传统虚拟演播室主要是由三大核心部分组成:传感跟踪系统、图形渲染系统、色键抠像系统。传统的虚拟演播室系统的使用其中的关键是如何判断摄像机, 主持人, 虚拟场景之间的对应位置关系。主流的虚拟演播室厂家大多采用集成传感跟踪与色键系统的观念, 色键一般使用进口外置独立的色键器, 国内使用最多的为Ultimatte和Vmatte色键器, 传感跟踪系统通常采用机械传感跟踪、图像识别式这两种方式来获得摄像机的参数。使用最多的为机械传感跟踪系统, 在虚拟图文包装系统中, 国内外厂家都是采用机械传感跟踪的方式, 目前提供机械传感跟踪的厂家例如日本的昭特、英国的云顿、意大利的卡通尼等等, 进口的一体化传感系统跟踪精度高, 承重好, 稳定性好, 虚拟演播室的厂家只需支持传感跟踪的协议即可, 图形渲染系统在虚拟演播室的使用中扮演着重要的角色, 主流高端的虚拟演播室厂家都是采用专业品牌工作站搭配专业的三维渲染引擎技术对场景进行实时渲染。

传统的虚拟演播室系统的使用定位全部是基于蓝箱的抠像, 蓝箱是主持人以及节目拍摄的实际场景, 虚拟演播室设备运作的根本依据。虚拟演播室技术想要发展, 蓝箱就成为了虚拟空间发展的一个约束。实景的演播室, 比赛的体育场, 露天的晚会现场, 甚至是户外的山间田野上都需要出现虚拟元素, “虚”“实”结合的虚拟图文包装系统就这样应运而生。

二“虚”“实”结合的Mariana.VG虚拟图文包装系统

Mariana.VG虚拟图文包装系统 (Mariana Virtual Graphic, 简称MVG) , 采用突破性的创新技术, 兼容三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术, 支持在实景演播室拍摄中植入虚拟三维模型动画、虚拟三维数据图表、虚拟电视墙、虚拟三维图文字幕等, 将枯燥的数据可视化, 直观化, 将三维图文、三维模型动画真实地融入到摄像机拍摄的节目信号画面中, 并且能跟随摄像机镜头的变化而变化, 突破传统的电视图文制作理念, 为演播室节目拍摄和制作提供全新的制作手段。

MVG虚拟图文包装系统核心的设备包括两部分:图形渲染合成系统和传感跟踪系统。

1. 图形渲染合成系统

图像渲染合成系统是虚拟图文包装系统的核心, 它的性能、稳定性及三维渲染处理能力直接体现出系统的品质。而其中的图形图像渲染引擎更是图形图像处理的核心和基础, 它的渲染性能将会直接决定系统对三维图文的渲染效果的优劣。

Mariana.VG虚拟图文包装系统采用的是新奥特公司自主研发的Mariana三维渲染引擎, 该渲染引擎是采用GPU高级编程语言开发的全新的三维渲染引擎, 也是国内唯一拥有自主知识产权的三维渲染引擎技术。Mariana三维渲染引擎充分利用了GPU在浮点运算、并行运算、高效纹理处理、向量运算方面的能力实现绚丽的图文效果, 为三维图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力, 可以充分发挥高端图形加速卡GPU可编程渲染管线特性, 渲染能力得到质的提升和飞跃。

2. 机械传感跟踪系统

摄像机在拍摄过程中有水平角、俯仰角、镜头变焦ZOOM, 聚焦FOCUS、平移X、纵移Y等变化, 这些参数的改变会引起所拍摄图像视野与视角的改变, 为了模拟人物所在的三维环境, 高性能的图形工作站必须根据这些参数不断调整三维视图。而摄像机跟踪系统的作用正是获取摄像机的位置信息和运动数据, 实时地跟踪真实摄像机, 以保证摄像机前景画面与高性能的图形工作站所提供的三维图文画面同步“联动”。

目前在虚拟图文包装系统中, 国内外厂家都是采用机械传感跟踪的方式, 机械传感跟踪的方式稳定性好, 延时小, 系统工作稳定。机械传感跟踪方式也支持固定机位, 摇臂以及大型的移动机位“机器人”等。

机械传感跟踪系统采集摄像机的位置及透视数据, 它通常被安装在三角架或基座之上。为测量摄像机的镜头运动参数, 需要在摄像机镜头上安装附加装置:聚焦、变焦、平摇以及俯仰传感器 (如图2) 。这个装置中包含有传感器和有关电子装置, 称为镜头运动参数编码器。这是一种精确的旋转编码器。镜头编码器通过托架与镜头上变焦环和聚焦环的齿轮紧密咬合。当变焦环或聚焦环发生位置变化时, 编码器能够检测出上、下、左、右摆动的细微角度并将其编码输出。同时, 安装在云台上的平摇以及俯仰传感器可以感知云台的变化并将其编码输出, 信息数据通过串行接口传送给图形渲染工作站。

三《直播钱江潮》系列节目中MVG虚拟图文包装系统应用案例

2011年9月12日晚, 浙江卫视中秋夜推出的大型直播《明月共潮生》采用新奥特公司Mariana.VG虚拟图文包装系统进行节目直播, 2011年9月15日中午12:00, 浙江卫视联合中央电视台, 杭州电视台推出的《直播钱江潮》节目中又一次采用了该系统进行了长达近3个小时的大型直播, 而且在这次的直播中Mariana.VG虚拟图文包装系统所在的机位为整个节目直播的主机位。此次浙江台在新奥特公司的协助下, 提供的Mariana.VG虚拟图文包装系统, 首次突破性地实现实景演播室中的新闻类节目的虚实结合效果, 不论节目的创意性还是最终播出的效果都给观众留下了非常深刻的印象, 虽然此次前期准备创意的时间非常有限, 但还是成为了虚实结合技术应用的一次成功的尝试。

中秋夜11:00, 《明月共潮生》的片头动画之后, 画面切入实景演播室, 主持人介绍此次直播节目的一些主要内容, 介绍到8个绝佳上月地点的时候, 屏幕左侧出现一个转轮的卷轴, 通过主持人的手势分别对8个绝佳赏月点一一介绍, 如图3。

介绍完8个绝佳赏月点之后, 重点介绍杭州西湖十景之一的三潭印月, 这时候出三潭印月的模型, 摄像机推近介绍三潭印月的原理和传说, 如图4。

介绍太阳、地球、月球三者之间的运动与潮汐的关系, 回归到了此次节目的主题“明月共潮生”, 也引出了三天后的钱塘江大潮, 如图5。

9月15日中午12:00, 《直播钱江潮》片头动画结束之后, 画面切回演播室, 主持人介绍钱塘江大潮的盛况, 主要介绍此次设置的5个观潮点, 此时出钱塘江与5个观潮点的地形地貌, 描绘出涨潮的原理以及先后经过的观潮点顺序和直升机航拍的过程, 如图6。

每一次切换真实航拍画面时, 直升机模型飞出电视屏幕并配合声音特效。

五个观潮点介绍顺序的时候都会有直升机的飞行动画过场, 摄像机镜头会跟随主持人的介绍进行推拉摇移, 每个观潮点的潮水通过之后, 都会出现今年的潮水与2010年所拍摄到的画面对比, 此时Mariana.VG虚拟包装系统出虚拟视频开窗, 播放潮水对比的画面。介绍钱塘江潮的间隙主持人也会再次提到日月潮汐的原理, 如图7。

通过使用Mariana.VG虚拟图文包装系统, 此次直播取得了巨大的成功, 对于新闻直播类节目能够制作得如此绚丽, 动感生动, 观众们给予了很高的评价, 由此我们可以看出, Mariana.VG虚拟图文包装系统对于节目, 对于收看电视的观众来说, 影响是巨大的。

此次虚拟设备配置为高清虚拟图文包装系统, 兼容标清。采用机械传感跟踪方式, 包括摄像机的俯仰, 平摇镜头的变焦, 聚焦。节目拍摄中共使用了三个机位拍摄, 其中两个机位为正常的实景摄像机机位。系统工作原理如下:

●演播室中架设了一套包含Pan、tilt、Zoom、Focus的机械传感跟踪系统, 采用日本SHOTOKU的跟踪设备;

●摄像机跟踪系统将摄像机的平摇、俯仰、推拉、聚焦等动作, 转换为传感器信号, 通过数据线传送到虚拟演播室图形渲染工作站三维渲染引擎;

●机位1拍摄的前景信号, 输入到图形渲染工作站, 经图形渲染工作站处理之后送入切换台;

●机位2、3拍摄的前景信号, 经过延时之后进入切换台;

●主持人拾音话筒经过调音台延时输出;

●虚拟图文包装三维渲染引擎根据传感数据线传送过来的传感数据, 实时渲染事先设计好的三维场景, 传感数据信息转换为相应的平摇, 俯仰、推拉, 聚焦等动作;

●虚拟图文包装系统在节目开始前将所有需要的场景载入系统之中, 场景的控制, 可以实现自动与手动触发场景模板, 也可以通过智能远程终端设备由主持人来进行控制播出。

四结束语

虚拟包装篇4

一虚拟在线包装系统工作原理

1. 虚拟在线包装系统原理

虚拟摇臂、虚拟三脚架、Ross机器人和Camerobot上的摄像机进行背景信号的拍摄, 此时4台摄像机会做出一系列的动作 (摇/摆/俯/仰/推拉/聚焦/移动等动作) 。承重设备及其镜头参数编码器捕捉摄像机的摇/摆/俯/仰/推拉/聚焦/移动等动作参数并传递到数据盒中, 从而得到摄像机所有位置讯息的一个组合数据流。

数据盒通过RS-422数据协议将摄像机所有位置讯息传送到虚拟前景三维渲染引擎Viz Engine并映射到设计好的三维场景中的虚拟摄像机上, 渲染引擎分别实时渲染出已经获得摄像机动作参数的虚拟摄像机拍摄到的三维虚拟场景画面。实时渲染画面与摄像机拍摄的背景画面叠加, 生成合成的渲染画面, 提供给视频系统。

演播室控制端VCP会在节目开始前将所需要的所有场景载入到Viz Engine的内存中, 控制端通过局域网连接4台Viz Engine, 同时控制场景的上下, 通过对应的可定制的控制模板对场景中的互动物体进行控制。

2. 虚拟摄像机跟踪系统原理

虚拟摄像机跟踪系统在摄像机移动过程中需要获取精确的摄像机位置来锁定前景信号和计算机生成的背景信号。近些年来虚拟摄像机跟踪系统从获取镜头参数与云台俯仰与水平转动角度参数的二维跟踪发展到增加摄像机位置参数的三维跟踪系统。

(1) 系统原理

各种摄像机动作参数获取设备获取一系列参数, 传递给数据盒生成支持相应协议下的串行数据信号或者网络信号给计算机, 计算机根据摄像机动作参数计算生成相应的背景信号。

(2) 设备组成

虚拟摄像机跟踪系统的设备组成见表1。

镜头参数编码器、承托摄像机云台、虚拟摇臂臂伸云台、虚拟支架所获取的参数传递给数据盒, 由数据盒处理成RS-422串行数据信号或者网络信号给计算机。数据盒需要提供直流电源和BB同步信号。

(3) 跨年演唱会使用的3种虚拟摄像机跟踪系统

a.固定机位

固定机位云台获取pan与tilt参数, 镜头编码器获取镜头的focus与zoom信息, 经过数据盒的计算后再通过D型9针的DB头用RS-422协议将数据传给Vizrt引擎。

b.虚拟摇臂与机械臂机位

虚拟摇臂的跟踪数据的获取, 和固定机位的数据获取一致, 它有两个云台, 一个固定在摇臂的脚架上, 另一个用来固定在摄像机下面。固定在脚架上的云台, 它里面的传感器用来获取摇臂臂伸的pan、tilt, 而固定在摄像机下面的云台, 它里面的传感器用来获取相对于一定臂伸状况下摄像机的pan、tilt参数, 固定在摄像机镜头上的编码器用于获取摄像机的focus、zoom参数。之后通过圆头8针的RS-232数据线将数据传给数据盒 (data server) , 经过数据盒的计算后再通过D型9针的DB头用RS-422协议将数据传给Vizrt引擎。

机械臂机位, 在它的摄像机云台, 镜头及运动关节上, 都有相应的数据采集传感器, 其将数据采集以后传到数据盒 (data server) , 然后使用Moxa卡将数据通过RS-422协议传递给Vizrt引擎。

c.Ross机器人机位

Ross机器人, 数据的采集原理和上述两种方式差不多, 其都是在运动关节上装有数据采集传感器来采集数据。机器人轨道有一段是弯轨, 数据采集传感器采集轨道上滚轮走过的一维线性距离来计算二维平面上的X、Z的关系 (Y表示高度) 。对于Ross机器人的跟踪数据, 它是通过网线来传送的, 使用网络TCP协议。

二跨年演唱会虚拟在线包装系统搭建

1. 虚拟在线包装系统图

虚拟在线包装系统图如图4所示。

2. 硬软件清单

以下是本次跨年演唱会虚拟在线包装系统的硬软件清单。

(1) 硬件清单

a.核心设备硬件清单

虚拟在线包装系统核心设备硬件清单见表2。

b.监看系统硬件清单

虚拟在线包装系统监看系统硬件清单见表3。转播车分别提供4路虚拟合成画面, 通过四画分方式集中显示在一块大屏上。转播车单独提供1路PGM信号给一台监视器作为虚拟在线包装系统的PGM画面监看。

c.BB信号视分设备

BB信号视分设备见表4。由于虚拟在线包装系统板卡不支持路由环出功能, 因此需要从转播车接出一路BB信号通过视分设备分别送至每个虚拟在线包装系统DVS板卡的BB输入接口。

d.数据盒硬件清单

虚拟在线包装系统数据盒清单见表5。

e.声卡硬件清单

声卡硬件清单见表6。虚拟三维场景设计中带有音效的设计, 为达到声画同步效果, 选择使用工作站实时输出音效, 但是HP Z800工作站自带声卡的音频输出不符合电视播出标准, 因此购置了两块专业声卡, 互为备份。

(2) 软件清单

虚拟在线包装系统软件清单见表7。

三跨年演唱会虚拟在线包装系统调整

1. 跨年演唱会使用的虚拟摄像机跟踪系统调整

(1) 虚拟摄像机定位方法

虚拟摄像机的定位需手动测量相关数值。其方法如图5所示。首先在场地内选择一个原点, 然后以舞台的水平面作为参考水平面 (即Y=0处) , 之后相对于原点用激光镭射尺测量出各个摄像机相对于原点的X、Y、Z值, Y值为摄像机到参考水平面的值 (即Y=0处) , 激光尺的测量精度为0.01厘米, 摄像机位置的测量值精度要求为1厘米 (如图6所示) 。之后每次关机以后的开机, 都需要重新对准原点, 再做镜头范围。

(2) 固定机位归零定位方法与步骤

固定机位归零定位方法与步骤如下:

●摄像机打开水平锁, 左右最大限度移动, 确保云台上两个白点左右交叉经过;

●摄像机锁紧水平, 打开俯仰锁, 上下最大限度移动;

●锁住俯仰, 确保摄像机水平;

●摄像机镜头对准原点, 镜头推进去, 焦点聚实;

●点击图中红色框中按钮, 在出现的界面中点击“Set Pan Tilt Roll Zero”按钮 (如图7、图8所示) 。

(3) 摇臂机位原点归零操作

按如下操作将摇臂机位原点归零:

●首先将摇臂脚架上的两个白点在摇臂前端重合, 转动脚架, 对准原点;

●将摇臂水平、俯仰锁打开, 左右、上下最大范围移动, 运动过程中确定两白点交叉;动作结束后两白点重合, 对准原点;

●将摄像机云台俯仰锁打开, 左右、上下最大范围移动, 运动过程中确定两白点交叉;动作结束后两白点重合, 对准原点;

●确保摇臂两点重合、摄像机云台两点重合与原点在同一条直线上;

●和固定机位定位方法相同, 点击Set Pan Tilt Roll Zero按钮;

●摄像机自动回归原点。

(4) 虚拟机位镜头范围确定方法及步骤

点击CAM1的红色框中按钮 (如图9所示) , 将摄像机上镜头Zoom、Focus调到一边, 点击图10中“Reset Lens Limits”。将镜头Zoom和Focus调节到另一边, 点击图11中的按钮。若显示如图12所示, 则表示镜头范围确定正确。

2. 虚拟机位数据盒BB信号或者模拟信号提供

由于转播车Ikegami 79EXⅢ摄像机机头只选买了两路路由, 即一路为高清路由, 一般接高清本机信号;一路为模拟路由QTV, 一般接PGM模拟信号用于提供现场PGM监看。鉴于路由数量有限与减少放线工作量前提下, 我们决定将QTV选接入虚拟合成信号。通过转播车送一路模拟BB信号至场馆内, 然后通过视分将BB信号分别传送到四个虚拟机位的数据盒。

3. 播出方式的选择

虚拟在线包装系统的最终视频输出有两种方式。

(1) 填充信号+键信号方式

虚拟在线包装系统输出V (填充信号) 与K (键信号) 接入转播车系统, 转播车通过键配置方式将虚拟三维动画合成到虚拟本机信号上, 从而实现该种虚拟在线包装系统播出方式。这种方式相对来说比较安全, 但是由于路由太多, 转播车系统规模无法满足这种播出方式。而且选择这种方式播出还需要增加延时器, 因为虚拟合成信号滞后于本机信号。

(2) 本机信号与虚拟渲染后画面合成最终画面播出

虚拟在线包装系统将本机信号与虚拟渲染后画面合成后输出, 接入转播车系统作为外来信号源进入转播车切换台与矩阵, 从而实现该种方式的虚拟在线包装系统播出方式。这种方式仅仅占用转播车系统4个路由, 不需要延时器, 延时量在2~3帧, 在大景别画面下处于人眼容忍范围。因此本次跨年演唱会选择本机信号与虚拟渲染后画面合成最终画面播出方式。

4. 返送信号处理

(1) 固定机位

对于固定虚拟机位, 转播车系统RET1的源信号为PGM信号, 将RET2信号选择为固定虚拟机位合成信号, 然后摄像通过选择RET1与RET2选择监看虚拟合成信号或者PGM信号。

(2) 其他特种机位

虚拟摇臂、Ross机器人、Camerobot则通过转播车基站经便携式下变换器将虚拟合成信号下变换成模拟信号接入QTV接口, 在摄像机QTV接口接出一路虚拟合成信号给监视器提供给摄像监看, 再从现场接一路PGM信号给另一台监视器提供给摄像。摄像机本机信号接入高清监视器作为本机信号监看。因此每个机位需要提供3台监视器, 分别监看虚拟合成信号、PGM信号和本机信号。

四跨年演唱会虚拟在线包装系统总结与改进

1. 转播车方面

转播车摄像机机头最好选购4路路由, 分别可提供BB信号、本机信号、PGM信号、虚拟合成信号, 减少放线量, 也增加系统的安全性。

2. 虚拟在线包装系统方面

(1) DVS卡视频输出接口

虚拟在线包装系统的DVS板卡需要提供两路虚拟合成画面的输出, 一路提供给转播车, 一路作为监看使用, 而不是从转播车重新再分出一路虚拟合成信号给虚拟监看用, 转播车系统路由在大型节目录制过程中会非常紧张。

(2) DVS卡BB信号环出功能

DVS板卡最好能够支持BB信号环出功能。减少视分设备, 提供系统安全性。

(3) 数据盒电源

现场数据盒最好提供电池功能 (电池续航能力能够覆盖整场晚会时间) , 因为现场很难提供一路与转播车相同电源品质的电, 给系统搭建带来诸多不确定因素, 影响系统安全性。

(4) 跟踪数据获取方式

若将跟踪数据的获取改成用无线 (WiFi) 的方式不仅可以减少系统的跟踪数据线的布线, 还可以解决场地过大数据线过长时信号的中继问题。