一种采用三维模型处理视频转场的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种采用三维模型处理视频转场的方法，是一种计算机数字视频文件 的处理方法，是一种构建视频文件的方法。
【背景技术】
[0002] 视频转场用于两个视频之间的过渡，是电视节目制作中常用的一种方法，其绚丽 的效果可以提升节目的制作质量。视频的过渡可视为一种动画，常用的转场方式分为二维 转场和三维转场两大类。三维转场由于其画面动感分明、生动有趣，得到更多的应用。三维 转场出现的形式是在两个画面需要切换的情况下，将卷页、卡片划像、三维几何物体的两个 面之间的转换，产生两个画面切换的效果。
[0003] 现有的三维转场方法，由于其画面制作的复杂性，均是在时间比较充分的场合下 进行图像的转场编辑，而在一些实时性比较强的场合下，例如：新闻演播现场，三维转场往 往无法实现。因此，如何快速的进行三维转场的编辑是需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的问题，本发明提出一种采用三维模型处理视频转场的方法。所 述的方法在新闻演播的现场进行三维动画的编辑和制作，可以快速的将现场收到的两段视 频使用三维动画的方式快速的编辑在一起，现场直播。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种采用三维模型处理视频转场的方法，所述方法 使用的系统包括：设置在服务器或服务器集群中的图像编辑器、非编资源管理器、渲染器， 所述的图像编辑器中设有三维模型构建单元，该三维模型构建单元用来构建三维物件、虚 拟摄像机、虚拟灯光及制作其动画； 其特征在于，所述的方法包括建三维动画切换模板的过程和三维动画切换的过程： 所述构建三维动画切换模板的过程包括如下步骤： 所述构建三维动画切换模板的过程包括如下步骤： 获取三维模型的步骤：在图像编辑器中导入或通过三维模型构建单元构建一个作为切 换用的三维模型，和/或通过三维模型构建单元对导入的三维模型进行二次开发，三维模 型包括三维物件、虚拟摄像机、虚拟灯光及其动画； 标记替换面的步骤：通过"自动检测"或"交互设置"的方式标记三维物件的两个面作 为两段待转场视频的替换面； 存储模板的步骤：将包含了替换面的三维物件的标识信息、三维模型的动画数据作为 模板存入非编资源管理器中； 所述三维动画切换的过程包括如下步骤： 获取图像数据的步骤：获取转场切换前的视频图像序列和切换后的视频图像序列； 选取模板的步骤：在非编资源管理器选取切换用三维模型的模板，并获取该三维模型 的动画数据及作为替换面的三维物件的标识信息； 替换的步骤：根据标识信息找到切换过程中包含替换面的三维物件，将其对应的替换 面替换为切换前后两视频图像序列； 渲染并输出的步骤：通过渲染器渲染在切换过程中的经过所述替换步骤的每一帧场景 图像，并输出渲染后的场景图像。
[0006] 进一步的，上述的"标记替换面的步骤"中的"自动检测"的方式包括如下子步骤： 识别三维模型数据的子步骤：识别作为切换用的三维模型的动画起始点和终止点的物 件数据及虚拟摄像机观测点数据； 三维物件标记的子步骤：利用虚拟摄像机与三维物件之间相对的位置关系，确定两段 视频转场前后的替换面； 虚拟摄像机矫正的子步骤：利用替换面矫正虚拟摄像机参数，以确保在动画起始和结 束位置，使虚拟摄像机能全屏显示替换面； 记录的子步骤：记录作为替换面的三维物件的标识信息，以及记录矫正虚拟摄像机参 数为追加的三维模型二次开发的动画数据。
[0007] 进一步的，上述的"标记替换面的步骤"中的"交互设置"的方式包括如下子步骤： 识别三维物件数据的子步骤：识别作为切换用的三维模型的物件数据； 交互选择的子步骤：在识别的三维模型中选取替换物件的两个面作为替换面； 确定是否校正摄像机的子步骤：确定不校正，则直接进入下一步"记录的子步骤"； 确定校正，则进入下一步"虚拟摄像机矫正的子步骤"； 虚拟摄像机矫正的子步骤：利用替换面矫正虚拟摄像机参数，以确保在动画起始和结 束位置，虚拟摄像机能全屏显示替换面；之后进入下一步"记录的子步骤"， 记录的子步骤：记录作为替换物件的标识信息，记录矫正虚拟摄像机参数为追加的三 维模型二次开发的动画数据。
[0008] 本发明产生的有益效果是：本发明通过设置三维模型模板，快速的将三维模型中 的三维动画加入到视频中，使利用三维动画进行视频转场切换的编辑过程十分简单。支持 三维模型模板是通过"自动检测"或"交互设置"的方式，事先标记三维物件，当使用时无需 任何编辑和设置，就可以应用这些模板。在实际播出或编辑的操作过程中，只需任选存储在 资源管理器中的三维模型模板的其中一个，通过鼠标直接将选中的模板拖曳到图像编辑器 中的故事板中两段视频切换的位置即可，十分快捷的实现三维动画的视频切换编辑。
【附图说明】
[0009] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0010] 图1是发明实施例一所述方法所使用的系统示意图； 图2是发明实施例一所述方法的流程图； 图3是发明实施例二、三所述方法的三维变换的数学推导图解； 图4是发明实施例二、三所述方法的虚拟摄像机对焦的数学推导图解，是摄像机的定 视角； 图5是发明实施例二、三所述方法的虚拟摄像机对焦的数学推导图解，是摄像机的左 视角。
【具体实施方式】
[0011] 实施例一： 本实施例是一种采用三维模型处理视频转场的方法，所述方法使用的系统包括：设置 在服务器或服务器集群中的图像编辑器、非编资源管理器、渲染器，所述的图像编辑器中设 有三维模型构建单元，用来构建三维物件、虚拟摄像机、虚拟灯光以及制作它们的动画，如 图1所示。
[0012] 所述的图像编辑器可以是各种非线性编辑系统，它能够使用如：3DSMAX、MYA等 第三方CG软件生成的三维模型文件，例如：.fbx、.obj、. 3ds等。这些编辑系统本身内置了 三维模型的构建单元，能够创建三维物件以及虚拟摄像机和虚拟灯光等并创建动画，并可 以对导入的三维模型进行二次开发。
[0013] 所述的非编资源管理器是一种用于保管编辑时使用到的各种素材、模板、编辑中 间过程生成的故事板的资源库。图像编辑器能够通过接口访问调用非编资源管理器中的资 源，并将编辑过程中生成的资源保存到非编资源管理器中。
[0014] 所述的渲染器是用于专门进行渲染的设施，例如GPU，由于动画渲染需要大量的硬 件资源，因此，本实施例中的渲染需要专门的渲染器进行。所述的渲染器具有多线程处理的 能力，可以在最短的时间里将切换的动画过程渲染完毕，以便跟上现场直播的时实需求。
[0015] 本实施例所述的方法包括"建三维动画切换模板"的过程和"三维动画切换"的过 程： "建三维动画切换模板"的过程是事先建立各种模板，并将这些模板作为选项存储在非 编资源管理器中，供编辑时随时应用。模板可以有多种形式，如：各种正多面体、球型、椭球 形等，还可以包括虚拟摄像机，穿梭景物的变化动画。
[0016] 本实施例所述的"切换"是一种视频转场，即：从一段视频画面过渡到另一段视频 画面。
[0017] 所述的切换前图像和切换后图像分别为转场前的源视频和转场后的目标视频。
[0018] 所述的三维物件为：利用三维点、线、面等几何信息来表示的虚拟物件。
[0019] 所述的替换面为：替换转场前、后两段视频的三维物件的两个面。
[0020] 三维场景：由虚拟摄像机、虚拟光源、三维物件构成的虚拟场景。