【摘要】 本文就《對話蘇州》節目采用的技術方案，介紹了Vizrt虛擬結合機器人搖臂在蘇州臺主體演播室——2000平方演播室的應用，說明了在線包裝和機器人搖臂攝像機虛擬數據的調試步驟，總結了最適合演播室、導控間和車庫的現場走線方式和機位分布，為節目的制作提供良好技術支持與保障，為以后系統的搭建、調試和接線節省時間和精力。
【關鍵詞】 AR 機器人搖臂 虛擬跟蹤數據 Vizrt在線包裝
一．應用背景
在《對話蘇州》節目中，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。現場機位如圖3所示共8個，標準1/2/3/4/5號機位在觀眾席后方及左右兩側，6號游機，7號機器人搖臂根據虛擬場景效果位于舞臺左側，8號物理搖臂位于舞臺右側。機器人搖臂來自SEEDER，采用freed虛擬協議，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]；虛擬系統和在線包裝是Vizrt公司產品，是目前國際最先進的虛擬系統和在線包裝產品之一[2]；大屏方案是帶開窗信號的1K的LED屏幕，結合返看能夠使現場嘉賓和觀眾都能看到自己置身于虛擬場景的畫面。
圖1 綠色生活AR場景
圖2 智慧城市AR場景
圖3 現場機位分布圖
二．系統介紹及應用
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。
視頻系統框架如圖4所示。轉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給演播室的左側墻盒1，一路信號V652給左側墻盒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據通過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方式設置為position，這樣才能被控制面板操控。
圖 4 視頻系統框架
現場大屏支持2K輸入方案，此次使用了1K，后續可以擴展[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導控視分1→2000演播室接口箱右側墻盒1→大屏融合器。轉播車上切換臺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訊道轉播車與2000演播室音頻信號走光纖，傳輸協議是MADI協議，一根光纖上行，一根光纖下行，每根光纖支持8路AES數字音頻信號。
如果是5訊道轉播車，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訊道轉播車給2000調音臺音頻信號是模擬信號，通過車庫接口箱給2000導控間接口箱，可以傳輸4路模擬音頻信號。
圖5 音頻系統框架
節目的VCR和虛擬場景的音樂通過轉播車上的T2P1播放；節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播車上。
無線通話有三種方式[4]：CH1-6用于轉播現場的聯絡，點對點通話，現場可以穿透1-2個磚墻，開闊地通話大于3公里；CH7-10可以接通本臺轉播車的內部通話，實現轉播車內通話面板可以與對講機通話；CH11-CH15增加了中繼臺服務功能，可以解決兩個對講機距離較遠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，提高信號質量。
三．設備安裝及配置
1．SEEDER的安裝和配置
首頁如圖6所示，點擊1處進入設置界面；點擊2處回到設置的機器人原點；3處為設置機器人搖臂運行速度，從1到10，速度增加；點擊4處進入點位設置。
圖 6
（1）原點設置
進入SEEDER控制面板顯示界面，打開軟件，調整搖桿到想設置的原點位置。點擊圖6右上角1處圖標進入設置，點擊進入后臺，進入后臺管理界面，再點軸位清零，可見“軸參數顯示”都為0，即完成原點的設置。
圖 7
圖 8
注：每次關機、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處的限位設置中設置搖臂和云臺轉動角度范圍，操作搖桿可發現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處的手動速度中設置搖桿操控的速度范圍；在自動速度中設置點位運行的速度最大最小值，這樣可調整點位運行時間的長短。
（4）4設置點位
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，調整搖臂到設定的點位，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，按鍵數字對應點位順序。
圖 9
圖 10
圖 11
（5）虛擬跟蹤數據輸出
機器人搖臂到虛擬渲染機的數據輸出采用通用freed協議[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，數據位8bit，停止位1bit，奇校驗位1bit。
freed協議里包含的跟蹤信息有：數據類型、攝像機的ID、搖移角度、俯仰角度、攝像機轉角、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）安裝板卡驅動
KM5200顯卡驅動安裝，安裝后需重啟。
（2）選擇鏡頭文件
打開GH Terminal連接本地數據庫
打開ENGINE，點擊如圖所示圖標，右鍵按住不放選擇select camera再選擇camera1。
圖 12
鏡頭文件的存放位置如下圖，需要時替換即可。
圖 13
（3）Studio Setup的配置
在Cameras和Computers標簽頁中將相應的虛擬協議freed協議和識別到的虛擬主機拖到下方。
圖 14
圖 15
點擊引擎修改對應的com口，對應是com1口，修改完記得要take才生效
圖 16
Genlock選擇on viz
圖 17
viz_io license server一定要打開yes，否則會認不到xn的權限。
圖 18
設置修改完畢后要及時save到當前的配置文件中，并且要重啟viz_io才能生效。下次若是數據被改動，重新load相應studio_setup配置文件即可。相應的studio_setup配置文件的存儲位置如圖20所示。
圖 19
圖 -20
測量虛擬場景原點與機器人原點在X、Y、Z軸上的偏差，調整虛擬場景的原點，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。
圖 21
校鏡頭范圍，先點擊Reset Lens Limits ，調整搖臂的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。
圖 22
延遲，因為虛擬信號經過渲染輸出要比實際畫面信號延遲，所以要設置延遲時間，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。
圖 23
（4）Viz Config的配置
設置同步，在有輸入XN FG信號的情況下選擇Digital Input1即采用數字同步來鎖（也可以接入BB信號）。在打開Engine的狀態下按快捷鍵Alt+V，也可以打開同步設置的窗口。
圖 24
若要開窗輸入源選擇HD 1080i
圖 25
四．總結
通過這次AR場景在2000平演播室的應用，確定了轉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，方便以后轉播車系統快速接入。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，為以后類似節目的制作提供了參考。
參考文獻：
[1]黃堯禹，程晨.泰勒軌道機器人結合Vizrt虛擬的安裝調試[J].現代電視技術.2018.
[2]郭軼君.VIZRT在電視新聞類節目中的交互應用案例分析[J].中國傳媒大學學報(自然科學版).2014.
[3]蔡莉莉.大屏在線包裝在直播演播室中的應用中國新聞技術工作者聯合會2015年度“新聞科技論文”優秀論文集[J].2015.
[4]沈勁松，趙慶彬.江蘇衛視2017澳門跨年演唱會制作之通話保障篇[J].現代電視技術.2017.
[5]劉丙凱.虛擬演播室中攝像機跟蹤與定位系統研究[J].南京理工大學.2016.