為適應總臺媒體融合建設發展思路，電視總控與廣播總控之間信號的互通、與荔枝云的融合、以及統一的調度指揮等功能；廣播電臺也迫切需要新建視頻系統來更好的支撐未來廣播事業產業發展需求，廣播系統需要建立一個新的演播系統也是新媒體在廣播形勢發展所必須的要求。
針對廣播的第一個融媒體演播室的建設，我們事先從各方面做了大量的調研。首先去了解廣播的節目部門對該系統預期需求，同時對該系統潛在使用對象進行了需求調研和可行性分析，其后對國內最新的虛擬演播室進行調研和學習。通過研判，我們發現隨著實時真三維虛擬圖文包裝技術的快速發展和和設計出的場景越來越細致，節目包裝的效果也非常出色，眾多的電視臺、行業用戶等媒體機構更樂于采用實時虛擬演播室技術進行節目創新制作并成為低成本節目創作的主流趨勢，精心設計的視覺沖擊力的畫面效果也廣泛得到受眾的認可。因此我們順應趨勢，通過對需求的分析、歸納和總結，經過反復多次的論證分析，最終形成了《江蘇廣播融媒體虛擬演播室系統技術方案》。
演播室位于廣播大廈輔樓2樓，80㎡虛擬和實景結合設計，受演播室面積和地形限制，采用了“L”型藍箱箱。通過對節目需求、地點限制和成本節約，系統設計為四機位、四通道架構、全網格跟蹤并且后期便于升級為全機械的跟蹤方式，渲染通道采用傲威/艾薇德（ORAD/AVID）專業高清圖形渲染引擎（HDVG）。系統的通道數量在國內廣播系統中首屈一指，采用的傳感器類型和品牌也是業界領先，系統對各項技術進行了完善的整合。
圖1 演播室實景
一.系統架構
融媒體演播室建設主要包括導播系統、虛擬高清錄制系統、監看系統、燈光舞美系統。主要分為實體和虛擬兩個區域，實體區域滿足訪談和互動類節目的需求，虛擬區采用真三維立體顯示技術。
圖2 系統架構圖
圖3 視頻系統方案設計
（1）視頻信號輸入主要包括攝像機、錄像機、虛擬系統、以及外來信號等。
（2）切換臺兩路PGM信號進入加嵌器，最終經過網絡播出服務器傳輸，視頻信號輸出可以和總控系統互聯互傳，可由總控統一調度。
（3）演播室視頻切換臺配置的AV-HS60U2MC切換臺主機、2M/E控制面板、GUI控制面板，可實現提供32路SDI輸入、2路DVI輸入，其中16路輸入自帶幀同步功能。實現了演播室和融媒體播控中心，視頻信號穩定靈活高效傳輸。
圖4 虛擬系統圖
真三維高清虛擬演播室系統帶有字幕功能，并能夠同時完成虛擬背景、虛擬植入和在線包裝功能，可提供錄（直）播節目、可實現實景與虛擬場景共用。
Avid虛擬演播室系統ProSet產品是一套全球范圍內應用最為廣泛、最成熟的虛擬演播室系統解決方案，擁有最專業的硬件、軟件和跟蹤技術，為觀眾呈現出完美逼真的視覺效果。不僅在國外得到廣泛應用，國內也有多個成功應用案例，均獲得用戶一致認可。
ProSet系統基于Windows+Linux平臺架構。系統操作端（設計端和播控端）基于Windows系統平臺，便于操作人員快速學習掌握以及安全操作；系統核心渲染平臺作為后臺渲染服務器基于最穩定的Linux系統平臺。系統由設計端、控制端、渲染引擎以及攝像機跟蹤系統和色鍵摳像構成，并與演播室傳統視音頻設備配合完成虛擬演播室節目制作。
場景設計方面包括圖形創作工作站、三維場景設計軟件、編輯軟件及基于微軟XP系統的渲染引擎，主要負責虛擬演播室虛擬場景及圖文模板的設計制作。其中三維場景設計軟件完成場景的制作，編輯軟件對制作的場景負責內容包裝以及播出順序效果的編輯，渲染引擎為設計者提供了本地預覽的功能。
為了方便技術人員操作，控制端工作站采用了穩定性和兼容性高的微軟XP系統，虛擬系統提供的3DControl播控軟件能適應國內廣播電視節目的制作需求，讀取并調用其它媒資廠商設備的串聯單數據，生成播放列表。播控軟件同樣支持用戶在播出前通過本地預覽播出效果。
渲染引擎采用Avid新一代板卡得圖形工作站GBOX，是目前業界最為強大的圖形實時渲染硬件平臺。其在軟件設計、硬件配置乃至底層驅動開發時均是針對虛擬圖文的特點進行了深度優化，保證了在圖形渲染過程中軟硬件資源的最高效利用，做到了對復雜的三維虛擬場景高質量地流暢渲染。
攝像機跟蹤系統的精確度是決定虛擬演播室節目逼真性的重要因素。本虛擬演播室系統支持網格跟蹤，包含數字視頻處理器HDVP、網格（藍色5米）、視頻數字插入器（攝像機身份標識器）VDI-40；該系統對攝像機的型號及鏡頭種類沒有限制，可以容納對4個攝像機虛擬跟蹤拍攝。純網格單通道系統，只有一路獨立的輸出通道，可以單獨輸出一路合成信號到切換臺。
系統采用多機位、多通道輸入的配置，采用純網格跟蹤方式。系統配置包含虛擬場景創作兼播控系統、虛擬圖形渲染引擎、攝像機跟蹤系統（網格跟蹤）及色鍵器等多個子系統模塊。各子模塊構建成一套完整的高清虛擬演播系統，用于在藍箱中完成虛擬演播室節目錄制。
二．虛擬系統組成
1．創作兼播控系統
系統核心采用了惠普HPZ6G4工作站作為虛擬場景創作兼播放控制系統的硬件平臺，配套了三維場景設計軟件，三維模板編輯軟件，以及三維圖文廣播控制軟件和虛擬控制軟件。
2．三維場景設計軟件3Designer
這是由AVID/ORAD自主研發的創新性真三維虛擬演播室場景設計包裝軟件，用于制作針對不同應用場景的專業實時二維/三維圖形。它適用于新聞、體育、氣象、財經、綜藝等所有節目類型的各種三維場景和模板的制作，支持標清、高清、16K分辨率乃至三維立體等格式的圖形創作。
3．模板編輯軟件3DEdit
模板編輯軟件通過對場景設計軟件創建的三維場景進行內容打包，播放人員可以利用3DControl對播放前的各種屬性進行修改，實現方便靈活的播放控制。3DEdit便于讓美工操作人員與播出控制人員之間的工作高效完美融合。
圖5 3Dedit操作界面
4．播控軟件3DControl
播控軟件支持編輯和控制兩種模式，分別用于串聯單的導入、播出列表的編輯以及播出控制等工作。同時，作為系統數據接口，可導入外部數據源或鏈接動態數據庫。
5．虛擬控制軟件ProSet
虛擬控制軟件包含了跟蹤數據界面、虛擬攝像機界面、跟蹤啟動和停止界面、跟蹤方式切換界面等功能子模塊，主要用于完成虛擬跟蹤機位的定位操作和鏡頭校正工作。
6．圖形渲染引擎
圖6 3DControl操作界面
系統的核心渲染設備采用專業的高性能數字視頻實時圖形渲染平臺，其具有服務器級別的硬件體系結構，包含Linux 渲染引擎、跟蹤軟件、專業高清圖形渲染引擎、內置線性鍵和視頻延時控制等配置或功能。它采用64位Linux操作系統，擁有強大的計算和渲染能力，支持多種視頻輸入輸出配置方式，對復雜的2D/3D虛擬場景進行實時流暢渲染。
7．攝像機跟蹤系統（網格跟蹤）
包含數字視頻處理器HDVP、網格（藍色5米）、視頻數字插入器（攝像機身份標識器）VDI-40；該系統對攝像機的型號及鏡頭種類沒有限制，可以容納對4個攝像機虛擬跟蹤拍攝。
8．色鍵系統
系統采用的Ultimatte 12是一款先進的實時合成處理器，可對現場視頻進行摳像獲得新一代廣播圖文和虛擬布景等精彩效果。它采用全新的算法和色彩科學，具備精細的邊緣處理和分色處理、無與倫比的顏色保真度，以及更高品質的溢出抑制。其高性能12G-SDI設計，能以子像素級別進行處理，輕松應對Ultra HD和HD制作，帶來驚人畫質。色鍵器可分別對前景和背景的溶入效果和色彩進行單獨控制調整。對于像陰影、發絲、透明體和煙霧這些摳像中的難點，也能夠同時進行細節的色鍵處理，并顯示出良好的效果。
圖7 廣播總控
三．音視頻節目融合制作
廣播融媒體演播室系統設計的最大亮點是廣播總控、電視總控，廣播融媒體轉播車，荔枝云互聯互通，總臺所有頻道、頻率都可以通過矩陣調度接入融媒體演播室，同樣演播室的制作內容也可以通過音頻總控和網絡技術傳輸到指定播出平臺，真正實現了總臺媒體融合傳播要求。
虛擬演播室技術的采用，大大提高了演播室場景的利用，各頻率相關節目可以快速切換，同步在頻率和大藍鯨APP中進行音視頻直播，并能夠同時在微博、抖音等客戶端發布。
1．新聞類資訊播報
主持人借助虛擬大屏顯示的新聞題圖進行互動式的資訊播報或視頻連線。在新聞節目中，也會涉及到大量相關數據。傳統數據播報形式是通過二維圖文的形式，枯燥，乏味；而通過三維虛擬形式將富有質感的柱狀圖、餅形圖等搬進演播室，枯燥的數字立刻變得有趣、直觀起來。
2．專題類事件解析
在虛擬空間中植入虛擬物體及動畫來配合主持人或嘉賓對熱點事件的實時解讀。 通過三維虛擬前景方式，將諸如交通事故、自然災害、事物原理解析等新聞事件進行模擬重現，直觀地傳播事件真相，增強畫面的表現力。
3．談話類嘉賓訪談
符合節目主題的演播室背景設計，營造談話節目氛圍，增強視覺感受。上述的三種應用形態幾乎可以涵蓋民生、財經、體育、綜藝、軍事、教育等所有常見的節目 類型。
四．結語
此次江蘇廣播融媒體工作室的建設，從立項階段就進行了充分的調研和設計，將低成本高效有機結合。在實際應用中也發揮了良好的成本優勢，為廣播受眾多維度的收聽收看各頻率優質節目開辟了全新的模式，廣受各欄目的歡迎，不斷地創新節目的表現形式，充分發揮了媒體融合的優勢，更好的實現廣播增強、整合營銷、短視頻生產，有效促進了江蘇廣播的發展，收到業界的廣泛好評。B&P