虛擬演播室系統(tǒng)是以視頻流的軟件圖像處理為主，軟硬件結(jié)合，涉及電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、圖像處理、光學(xué)、控制算法等眾多領(lǐng)域的一種復(fù)雜系統(tǒng)，有很多硬件設(shè)備可以選用，也有很多設(shè)計(jì)方案可以采納，不同的設(shè)計(jì)方案會出現(xiàn)不同的效果，因此如何選用一種最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用、高效、功能強(qiáng)大、被用戶接受的方案是設(shè)計(jì)者的首要任務(wù)。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi){借著開發(fā)廣電行業(yè)數(shù)字化視頻產(chǎn)品的豐富經(jīng)驗(yàn)和對圖像處理多年的技術(shù)積累，再加上對數(shù)字化虛擬演播室系統(tǒng)的長達(dá)近九年的持續(xù)不斷的開發(fā)研究，所研制的D-BOX系列真三維虛擬演播室
系統(tǒng)是目前世界上渲染能力最強(qiáng)的虛擬演播室，是國內(nèi)首家具有廣播級圖像輸出的真三維虛擬演播室。系統(tǒng)具有三維空間、三維模型和三維跟蹤，廣播級圖像輸出，可同時(shí)實(shí)時(shí)渲染數(shù)十萬個三角面片、
兩百多兆紋理貼圖、八盞全部類型的燈光及指數(shù)型光照模型、多路活動視頻，因此可以實(shí)現(xiàn)大場景、精細(xì)化、色彩豐富、任意組合的虛擬光效及特技效果的虛擬場景，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，建模人員可以無所
顧及的以任意復(fù)雜度逼真建模。系統(tǒng)的功能極為強(qiáng)大，四視圖軌跡編輯，基于時(shí)軌的播出控制，任意虛擬物體、虛擬燈光、特技效果均可按場頻進(jìn)行任意運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)和縮放，而且它們的屬性也都可以實(shí)
時(shí)調(diào)整。系統(tǒng)具有世界上最好的跟蹤系統(tǒng)，具有瞬間初始化定位，無需任何測量、穩(wěn)定好、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、頻響快等特點(diǎn)。
數(shù)字化三維虛擬演播室系統(tǒng)需要研究與開發(fā)的內(nèi)容主要包括：
1、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的確定
系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)包括多個方面：
（1）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)。對于每種產(chǎn)品，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖都有多個方案可以采納，每種方案都有各自的特點(diǎn)，有的方案僅能實(shí)現(xiàn)部分功能，有的方案需要高昂的系統(tǒng)硬件成本，因此，結(jié)合實(shí)際需求，選取性能/價(jià)格比最高的總體結(jié)構(gòu)圖是整個系統(tǒng)搭建的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)過程中還要充分考慮系統(tǒng)的便于升級的特點(diǎn)。
（2）系統(tǒng)總體硬件的搭配選取。基于系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖選取相對應(yīng)的硬件設(shè)備，應(yīng)考慮硬件的功能特點(diǎn)、成本、適用范圍等，使得系統(tǒng)的內(nèi)部硬件傳輸圖像信號無損，對外接口具有良好的兼容性，考慮同各種模擬、數(shù)字標(biāo)清、數(shù)字高清以及制式等視頻的兼容性。
（3）系統(tǒng)總控界面的設(shè)計(jì)及同各部分的控制接口。系統(tǒng)包含多種硬件設(shè)備，其中很多都是需要軟件控制的。我們采用CS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的總體控制全部集中在控制機(jī)上，因此控制機(jī)界面非常復(fù)雜，需要根據(jù)系統(tǒng)的操作流程和用戶習(xí)慣對界面進(jìn)行分層布局設(shè)計(jì)，讓界面顯得功能強(qiáng)大、層次清晰又便于操作。同時(shí)設(shè)計(jì)控制機(jī)和其它設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，根據(jù)對實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等不同要求設(shè)計(jì)傳輸?shù)姆绞?、?yōu)先等級。
（4）系統(tǒng)的總體加工工藝流程設(shè)計(jì)。系統(tǒng)有很多硬件部分需要加工生產(chǎn)，因此需要考慮機(jī)械設(shè)計(jì)的精度、成本、工藝的合理性等眾多因素。
2、 系統(tǒng)的各個功能模塊的研究開發(fā)
（1）素材庫模塊。素材庫模塊開發(fā)要考慮整個系統(tǒng)的共性，分層開發(fā)，便于管理和檢索，區(qū)分對三維模型和紋理的管理，能夠讀去盡可能多通用模型、動畫文件及各種特效模式。
（2）編輯模塊。采用通用四視圖模塊以便于對三維虛擬物體的運(yùn)動軌跡、運(yùn)動屬性、關(guān)鍵幀、出點(diǎn)/入點(diǎn)等特性進(jìn)行編輯。
（3）播出模塊。采用非編系統(tǒng)流行的基于時(shí)軌編輯播出的模式，在時(shí)間線上可以添加、刪除、拖動、合并各種事件，可以編輯事件的播出屬性及播出模式。
（4）跟蹤模塊。采集攝像機(jī)的平移、旋轉(zhuǎn)和變焦全部的七個參數(shù)，要求高精度、高速度采集，并完成瞬間初始化定位。
（5）外設(shè)備控制模塊。由主控機(jī)通過網(wǎng)線或串口控制切換器、色鍵器、數(shù)據(jù)采集卡、分頻器等外部設(shè)備，需要考慮各模塊的優(yōu)先級、實(shí)時(shí)性和同步性等特點(diǎn)。
（6）色鍵器模塊。通過調(diào)節(jié)色鍵器的參數(shù)完成系統(tǒng)的摳像和合成效果以及真實(shí)物體和虛擬物體的穿越遮擋。
（7）三維渲染模塊?；贠penGL和Direct3D開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的三維渲染引擎，從而可以根據(jù)實(shí)際需求有選擇的突出某些功能特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合顯卡的特性，采用顯卡編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更新穎的三維特技。
（8）三維特技模塊?；谌S引擎技術(shù)，采用粒子系統(tǒng)和三維特效技術(shù)，在場景中可以加入豐富的三維特效，并能夠采用所見即所得的方式實(shí)時(shí)編輯、調(diào)節(jié)三維特效的播放屬性和運(yùn)動軌跡。
3、 系統(tǒng)功能模塊的時(shí)序圖及優(yōu)先級排列。
數(shù)字化虛擬演播室系統(tǒng)的一個突出特點(diǎn)為視頻圖像實(shí)時(shí)生成，通常用作電視節(jié)目的實(shí)時(shí)生成，這就要求系統(tǒng)全部的功能特點(diǎn)都是以場頻為單位的，在一場（20ms）的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)必須完成諸如外設(shè)控制、跟蹤采集、攝像機(jī)定位、外視頻采集以及虛擬物體、虛擬場景、虛擬燈光、三維特技、虛擬大屏幕的三維圖像渲染等全部功能，對實(shí)時(shí)性要求很高。因此，需要對全部功能模塊的執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行順序、優(yōu)先等級進(jìn)行嚴(yán)格分析，精確排序，并采用多線程、多進(jìn)程、指定CPU渲染、開設(shè)緩沖區(qū)、設(shè)定線程優(yōu)先級等方法進(jìn)行處理。
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