北京市西城区信息中心虚拟演播室项目

龚宝冬



北京市西城区信息中心虚拟演播室项目

龚宝冬

一、项目简介

北京市西城区现代教育信息技术中心（以下简称“西城信息中心”）需建设一套虚拟演播室系统。虚拟演播室以教学为主，以高清制作为架构，兼做部分虚拟演播室节目。演播室以高质量、多功能、适用的广泛性为总体思路；在技术设计中采用高清电视技术，要求既能满足虚拟演播室直、录播制作需求，又能在实景演播室通过大屏幕进行课程教学，体现出技术上的先进性、功能上的灵活性和可扩展性。目标是建成功能强大，设备精良、具有现阶段一流水平的电视直、录播系统。

图1　演播室拓扑图

二、项目目标

西城信息中心计划对现有的演播室设备升级改造，建设成为高清三讯道虚/实两景区数字演播室。演播室系统主要分为视音频录制系统、虚拟及视觉效果合成系统、灯光系统、声学装修及实景/虚拟景区舞美搭建几部分。

改造时将已经淘汰的演播室系统的录音录像设备更新为当前主流的数字化高清系统的同时，充分利用现有设备，把还能使用的设备都加入到系统中，保证设备实现其最大使用价值。

升级改造后的演播室，将能满足电视教材、优秀教学纪实片、教育专题等节目的高清录制和后期制作的需求，方便与电视台、各制作单位、相关单位进行节目交流。系统设计时充分考虑标清兼容性和系统扩展性问题，使原有的宝贵资源得以发挥作用，同时能够适应广播电视技术未来的发展趋势。

1.保证系统技术的先进性

高清三讯道虚/实两景区数字演播室系统，力求着眼于未来广播电视业界的发展方向，设备选型方面在功能和性能上具备一定的超前性，能够体现目前最新、最先进的技术理念，从而使系统在今后数年内保持相当水准。

2.保证功能的完备性、系统的稳定性以及运行可靠性

在保证功能不缺失、安全性不降低的前提下力求通过合理的设计方式降低系统造价，减少设备，方便系统连接。高清数字演播室系统应尽可能追求较高的整体性，考虑到完成节目录播的实际需要，对可能出现的情况进行了有针对性的设计，同时保留升级和扩展的空间，在整体大框架的构成下，保留了外来系统的接口和系统扩展设备的接口。

作为高清数字电视演播室将承担大量的节目制作任务，因此系统的设计和设备的选择都必须把稳定性、可靠性和安全性放在首位。在精简不必要环节的前提下，视音频系统均采用跳线的工作方式，以供应急使用。

3.系统设备操作直观简易

在设备选型上将设备的技术指标和稳定性作为第一考虑因素，功能要求满足应用，操作直观简易，在切换台、调音台等主要设备的选择上更是体现了这一原则，主要设备都是依据这样的原则进行选择的，界面友好直观、便于单人操作，稳定性强、经久耐用。系统其他设备均可实现面板操作及调整，便于使用。

4.系统信号调配灵活 维护管理方便

系统预留足够的视音频接口，保证系统的调配灵活，并兼顾系统设备的冗余。系统设计尽可能采用模块化，构成方面力求简单清晰，便于故障的排查及设备的维护。

5.保证原有设备的合理再利用

以节约有限资源，减少铺张浪费为出发点，把原有系统中能继续使用的设备，尽量考虑并设计到新系统中。

6.节能减排理念

低碳节能是当前人类社会关注的焦点之一，不论是哪一种技术，能够减少用电量，就是省掉电费，减少二氧化碳排放量或环境污染。由于LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有污染，与白炽灯、荧光灯相比，节电效率可以达到70％以上。在该演播室系统中，灯光系统光源全部采用LED灯，既响应节能减排政策，又满足演播室使用需求。

三、项目实施

根据多年来在演播室系统项目实施中积累的经验，结合西城信息中心的需求，将实施部分从总体上为两个阶段，每个阶段都作为一个独立的子项目运作，并且两个阶段将有机地结合起来，最终完成整个项目的建设，达到用户的建设目标。

1.前期准备阶段

时间：合同签订之日起至供货前项目　　内容描述　时间（天）组建实施小组实施小组成员由2～3名资深高性能服务器实施工程师以及1名技术顾问组成。1项目分析实施小组与售前支持小组对整体方案进行研究与讨论，了解用户应用需求，掌握系统结构。1～2基本信息沟通实施小组与用户方就机房地板承重、温度湿度情况、电源功率及接口类型、各种线路布置、系统总重量、系统尺寸、系统总功率等进行充分沟通，并协商整改意见。1～2硬件系统实施规划确定机柜、节点、交换机等设备的具体位置；确定系统功率；确定系统占用空间等，制定详细硬件实施计划，并与用户沟通。1软件系统实施规划提供包括集群操作系统、编译环境及开发工具在内的确定版本，制定详细安装调试工程计划，并与用户沟通。1～2应用部署规划与用户沟通在平台上需要部署的应用软件，确定各应用版本，制定详细安装调试工程计划。1～2 2.现场实施阶段工作任务　　工作任务描述　　前提条件　　工期（天）　移交文件系统软、硬件设备验收工程师负责配合客户进行系统软、硬件设备验收，参照合同清单。0.5～1系统设备上架、加电检验、调试工程师负责配合销售人员/代理及客户进行所有硬件设备的上架、布线，加电检测，确认所有的设备运行正常。合同清单、设备签收单2～3系统安装工程师负责按照沟通协商内容完成系统安装、配置。（1）项目准备工作完毕；（2）设备已安装，加电。1～2　　用户手册

工作任务　工作任务描述　前提条件　工期（天）　移交文件软件安装工程师负责按照沟通协商内容协助用户进行选定的软件的安装配置。（1）设备已安装；（2）设备加电、操作系统安装完毕；（3）系统环境配置完毕。0.5～1　安装文档系统基准性能测试工程师负责进行调优和算例复原测试，达到标书要求的标准。（1）设备已安装；（2）设备加电、操作系统安装完毕；（3）系统环境配置完毕。1～3测试手册、调优文档

四、特色与优势

方案中所采用Mariana .VS虚拟演播室系统是新奥特公司结合最新的三维虚拟演播室技术、三维图文技术、数据库技术，强劲推出的全新一代真三维虚拟演播室系统。

（1）Mariana .VS虚拟演播室系统采用新奥特公司自主研发的强劲、高效的Mariana三维渲染引擎，为三维虚拟场景、三维虚拟图文应用提供功能强大的渲染平台；突破原有虚拟演播室完全基于OPEN GL平台所受到的渲染能力和效果的限制，从场景的整体渲染和场景中物体的个体局部渲染的效果上都实现了质的飞跃。

（2）Mariana三维渲染引擎利用GPU高级编程语言开发，采用了包括纹理缓存、渲染状态缓存、GPU编程等一系列手段，为三维图形、图像处理提供强劲的实时渲染动力和强大的渲染能力，充分发挥高端图形加速卡GPU可编程渲染管线特性，能够实时渲染多个复杂的三维虚拟场景。

（3）Mariana .VS虚拟演播室系统拥有独立的主控工作站及图形渲染工作站并采用高效千兆以太网连接，从而有力地保证了系统安全。

（4）Mariana .VS虚拟演播室系统采用开放式的整体架构和开放式的软件结构，整个系统包括场景模板设计器、渲染器和播出控制器，真正实现了制作、渲染、播出分离的高稳定、高安全、高质量的工作模式。

（5）Mariana .VS虚拟演播室系统采用机械光电跟踪传感方式，基于新奥特公司自主研发智能识别分析算法技术，瞬间自动确定演播室多机位摄像机高精度初始定位。

（6）Mariana .VS虚拟演播室系统充分考虑摄像机镜头聚焦对跟踪精度的细微影响，真正保证在摄像机连续高速、高频率运动时，前景背景不漂移、不撕裂、不错位。

（7）Marian .VS虚拟演播室系统提供高、标清兼容的制作系统，支持多种动态纹理，支持多种三维场景描述格式，支持.bmp，.tga，.jpg，.png等常用图像格式。同时，可以兼容所有的演播室周边设备。

（8）Mariana .VS虚拟演播室系统采用高端外置抠像色键，保证对物体边缘、烟雾、透明体、阴影等进行高质量抠像处理。

（9）整套虚拟演播系统加载新奥特公司自主研发的虚拟图文包装系统——Mariana.VG用于实景演播室拍摄，可以在实景中实时融合三维模型、三维动画、视频等。

图2　Mariana虚拟演播系

五、后期服务

1.售后技术服务计划

圣邦天麒把售后服务作为系统整体解决方案的一个重要组成部分，承诺以健全的售后服务体系、多样的服务方式和丰富的服务内容等，为用户系统提供高满意度的售后服务和技术支持。

2.售后服务体系

在多年的系统建设和服务过程中，圣邦天麒积累了丰富的技术支持服务经验，建立了完善的梯级维护服务体系，可以为用户提供准确及时、便捷快速的全方位支持与服务，确保系统安全、稳定、高效的运行。

3.售后服务方式

为了确保虚拟演播室系统安全、稳定的运行，圣邦天麒为用户提供线上值守服务、现场紧急服务等。具体服务方式如图3所示。

图3　售后服务方式

4.线上值守服务

（1）热线服务

圣邦天麒设有咨询中心，由经验丰富的技术人员通过传真或热线电话解答用户的技术问题，并指导用户解决一般性故障。

（2）网上服务

公司网站提供丰富的技术资源，通过E-mail接收和及时反馈用户的问题或意见。

5.现场跟踪服务

项目实施以及实施结束后，公司将指定技术支持工程师，在用户现场提供免费现场支持服务。指导用户技术人员全面熟悉该系统、熟练掌握对系统的配置、维护以及紧急情况处理技术。

6.现场紧急服务

对于突发的系统故障，公司将在半个小时内做出响应，分技术人员在2小时内赶赴现场进行技术支持服务。

7.售后服务内容

圣邦天麒作为虚拟演播室系统的设备提供商及系统集成商，其职责是长期对该系统的软、硬件系统提供技术支持和咨询服务。服务内容包括：产品硬件的维护工作、系统的维护、版本的更新、性能的维护。

（1）解决本工程中的所有技术问题，给予实时的技术支持。

（2）系统建成验收合格后，提供系统详细技术资料，使用手册和说明书。

（3）系统免费安装、调试、培训操作人员。

六、项目效益

1.节约成本

（1）节约节目制作成本

虚拟演播室系统在几十平方米的演播室就可拍摄出几百乃至几千平方米演播室的拍摄效果。按建筑面积每平方米4 000元计，少建一个1 000平方米的演播室，就可节约资金400万元人民币。

（2）对一个1 000平方米的演播室来说，至少节省400盏灯具，按每盏灯具2 000元计，400盏灯具将节省费用80万元人民币。每盏灯按500瓦功率计，400盏灯一天工作6小时，每天节电1 200度。

（3）不需实际搭建场景和摆设道具，因此栏目的面目可随时随心所欲地进行更新，节省下来的场景和道具布置费用也是相当可观的。

（4）使用虚拟演播室系统，只需鼠标一点，就可完成场景的更换，实现多个栏目共用同一演播室系统的流水线作业，提高了演播室的使用效率和节目拍摄的工作效率。

（5）有了虚拟演播室，就不必为每个栏目单独配备演播室，既节省了重复的基建投资，又节省了灯光、摄像机、录像机、切换台、监视器、调音台、字幕机等一系列设备的重复配置。

（6）若多个栏目共用一套演播室系统，按120平方米建筑面积计算，使用一套虚拟演播室系统，至少节约基建和设备投资1 000万元。

2.提高节目制作质量

实现传统演播室不能实现的拍摄效果，提高节目制作质量。

（1）使用虚拟演播室系统不仅节约了巨额的硬件投资，减少人员配备、提高了节目制作效率，而且可实现飞机穿越地球、人与卡通握手、火山在脚下爆发、随时下雨下雪等在传统演播室无法实现的拍摄效果，使节目的拍摄真正做到了不受时空和创意限制。

（2）虚拟演播室系统可轻而易举地使专家和嘉宾足不出户置身于原子结构的微观世界或浩瀚的宇宙太空，置身于各种新闻发生的现场，置身于现场的观众当中，进行讲解和采访。同时可实时的将重要的文本、图片、动画、视频资料实时地显示在虚拟大屏幕电视墙或任意的场景道具上，使栏目更加生动。

（3）使用虚拟演播室系统制作节目，不仅可实时完成节目主持人与三维场景道具的立体合成，而且在任意形状的多个窗口或任意物体表面上播放的视频内容、动画、实时字幕、台词等能够完全与节目主持人解说内容的时间长度和节奏自动适配，使节目拍摄、编辑和后期包装在拍摄时一次性实时完成。

（4）虚拟演播室系统的实时虚拟特效、实时虚拟灯光、实时环境影射、实时地面镜像、实时雾化、内外场景的实时合成等视觉感受使节目创作效果更加诱人。

虚拟现场（左）与现实现场

七、项目反思

由于项目工期较紧张，对工期的控制提出了严格的要求，为了在规定的时间内完成项目的实施，我们将项目进度控制作为项目的实施重点。

项目是一个特殊的将被完成的有限任务，它是在一定时间内，满足一系列特定目标的多项相关工作的总称。项目的定义包含三层：第一，项目是一项有待完成的任务，且有特定的环境与要求；第二，在一定的组织机构内，利用有限资源（人力、物力、财力等）在规定的时间内完成任务；第三，任务要满足一定性能、质量、数量、技术指标等要求。这三层含义对应项目的三重约束：时间、费用以及性能。项目的目标就是满足客户、管理层、供应商在时间、费用和性能（质量）上的不同要求。

进度控制管理是采用科学的方法确定进度目标，编制进度计划与资源供应计划，进行进度控制，在与质量、费用、安全目标协调的基础上，实现工期目标。由于进度计划实施过程中目标明确，而资源有限，不确定因素多，干扰因素多，这些因素有客观的、主观的，主客观条件的不断变化，计划也随着改变，因此，在项目施工过程中必须不断掌握计划的实施状况，并将实际情况与计划进行对比分析，必要时采取有效措施，使项目进度按预定的目标进行，确保目标的实现。进度控制管理是动态的、全过程的管理，其主要方法是规划、控制、协调。

作者信息

龚宝冬，销售总监。北京圣邦天麒科技有限公司，100070