一种多功能一体化演播室系统和演播方法

专利名称：一种多功能一体化演播室系统和演播方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能一体化演播室系统和演播方法，是一种数字化图像处理
的系统和方法，是一种用于各类演播室的数字化图像处理系统和方法。
背景技术：
演播室作为电视节目制作的重要场所，承担了除外拍节目外的大部分节目录制 和制作任务。演播室涉及到节目制作的拍摄、合成、播出等环节，演播室节目拍摄是节 目制作的准备阶段，为整个节目提供原始素材；演播室播出是集节目制作合成和播出为 一体的应用，直接提供节目成片信号。 通常情况下，演播室需要进行下列工作播放已有素材、现场采集多路摄像 机的实时信号，并将摄像机的视频信号与已有素材播放出的视频信号进行切换或合成， 通过调音台对现场麦克风拾取的声音信号进行音色调整，通过字幕机编辑和形成字幕图 像，将字幕图像通过切换台叠加在合成后的视频信号上，对最终合成的视频信号和音频 信号进行播出或录制。上述各个环节，传统上都是采用分离的设备分别完成的，例如 使用专门的录像带放像机播放已有素材，使用专用的硬件切换台完成信号合成与切换， 使用调音台完成多路音频的调音，使用独立的字幕机完成字幕的编辑和渲染输出，使用 专门的录像带录像机完成成品节目的录制。这种情况下，要实现完整的演播室功能需要 很多台独立的物理设备，不同的设备之间又需要非常复杂的各类视音频信号输入输出电 缆和控制信号电缆的连接。不仅系统搭建成本高，维护和使用也很复杂，而且由于连接 关系复杂环节很多，往往也更加频繁出现故障，影响到演播室的正常使用。
到目前为止，演播室的发展历程主要经历了传统演播室、半文件化的演播室及 文件化的演播室三个阶段。
传统演播室 在传统的演播室中，播出和录制全是通过放像机和录像机来完成的。在播出素 材时，首先需要将演播室中播出的视频素材录制到多盘磁带上，再通过多台放像机将这 些视频素材进行人工手动播出。而在录制素材时，就需要通过录像机，先将素材录制到 磁带上，再使用对编机进行编辑。 主要问题在于硬件投入较高，且素材的播出录制全是通过磁带的方式，因此它 的效率比较低，信号质量上也会有一定的损失，并且存在一定量的耗材(如磁鼓、磁带 等)。 半文件化演播室 随着广电行业内技术的发展，视音频的播出开始采用文件化的方式。有的电视 台在演播室系统中使用了视音频服务器来进行播出。在演播室播出前，需要通过视音频 信号将要播出的素材上载到视频服务器中，然后控制视频服务器进行播出。演播室信号 的录制也会采用视频服务器，但采集下来的文件不能直接应用，需要以信号的方式下载 成磁带，才能提供给其他设备使用。
主要问题在于该模式虽然采用了文件化设备，但是使用流程不畅，因此存在时 间不长、应用不多。
文件化演播室 目前大多数电视台节目的制作采用了非线性编辑系统，并且随着技术的发展， 非线性的使用越来越趋于网络化。大面积的使用非线性编辑系统意味着电视台节目制作 体系已经文件化了，那么再采用磁带的方式进行节目的演播室播出和录制，明显是浪费 资源的和低效的。因此在文件化演播室系统中，已直接将视音频文件送到演播室系统播 出，同时演播室录制也采用文件化设备，录制下来的视音频文件直接送到制作网中进行 编辑或送入媒资。文件化是目前演播室的主流和趋势。
目前文件化的主要问题在于纯文件化的演播室资金投入大，演播室设备繁多， 系统搭建复杂，产品升级改造困难等，并且从搭建到最终使用都需要专业技术人员的参 与。

发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提出一种多功能一体化演播室系统和演播方 法，所述的系统和方法在一台计算机上实现原演播室的大部分设备的功能，实现多个信 源之间的切换和特技。所述系统和方法将一个大屏幕显示的画面分割，多个采集信源的 切换操作，显示在该大屏幕触摸屏完成，并在大屏幕触摸屏使用触摸的方式实现对信号 切换、音色调整、字幕播放等的控制。 本发明的目的是这样实现的 一种多功能一体化演播室系统，所述的系统包 括 一台与外来视频信号源和外来音频信号源连接的带有鼠标和键盘的计算机，所述的 计算机中设置有与所述外来视频信号源连接的多路视频输入电路，所述多路视频输入电 路与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路视频采集缓存连接，所述多路视频采 集缓存与多路采集录制编码器连接，所述多路采集录制编码器与存储器连接；所述的计 算机中设置有与所述外来音频信号源连接的多路音频输入电路，所述多路音频输入电路 与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路音频采集缓存连接；所述计算机内还设 置有多路音频素材源，所述多路音频素材源与多路音频解码器相连，所述多路音频解码 器与多路音频素材源缓存连接，所述的多路音频采集缓存、多路音频素材源缓存与调音 台装置连接；所述的计算机中还设置有内置视频输入信号源；所述计算机还设置有虚拟 背景装置；所述计算机还设置有与触摸屏显示器和外置切换台以及所述鼠标、键盘连接 的控制操作解析单元，所述控制操作解析单元与功能控制解析单元连接；所述的视频采 集缓存、调音台装置、内置视频输入信号源、功能控制解析单元与中央处理装置连接； 所述的中央处理装置与输出缓存、多画面分割和屏幕信号转换器连接；所述的输出缓存 与多画面分割和屏幕信号转换器、输出电路、实时流媒体编码器、支持对主输出信号的 实时录制的播出录制编码器连接；所述的多画面分割和屏幕信号转换器与大屏幕显示器 及音响设备、所述的触摸屏显示器连接；所述的输出电路与作为播出输出的电视网连 接；所述的实时流媒体编码器与流媒体发布器连接，流媒体发布器与作为网络输出的计 算机网络连接；所述的播出录制编码器与存储器连接。 —种使用上述系统的多功能一体化演播方法，所述方法的步骤如下
采集图像和声音的步骤如果外来视音频信号源是摄像机则用于摄像机将景物转变为电子图像信号和电子声音信号，如果外来视音频信号源是提供SDI、 1394、 HDMI及VGA信号的设备，包括摄像机、蓝光盘录放像机、硬盘录放像机、视频服务器、卫星接收机、磁带录放像机、非线性编辑机中的一种则直接获取视频信号以及音频信号；
格式识别的步骤 如果外来视频信号源是摄像机则用于识别摄像机输出的图像信号的格式是数字
的还是模拟的，如果是数字的还要识别是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的哪一种； 如果外来视频信号源是蓝光盘放像机、硬盘放像机、视频服务器中的一种，同
样要识别外来视频信号源输出的图像信号的格式是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的哪一种； 与上述采集视音频信号源输入步骤和格式识别步骤同时进行的是从内置视频输入信号源获取字幕、已有素材、背景及虚拟演播室场景的步骤，即字幕装置生成字幕的步骤、从已有素材存储器获取已有素材的步骤、从背景装置中获取背景的步骤、虚拟演播室装置生成虚拟演播室场景的步骤；
字幕装置中生成字幕的步骤 字幕装置中含有字幕编辑装置、字幕存储器、字幕发生器及字幕缓存，所述字幕编辑装置首先进行字幕模板和字幕内容的制作工作，所述的字幕编辑装置与字幕存储器相连，所述字幕装置中含有字幕发生器，所述字幕发生器从所述字幕存储器中获取制作好的字幕模板和字幕内容进行字幕生成，所述字幕发生器与字幕缓存相连，将生成的字幕信号送入字幕缓存中。 从已有素材存储器获取已有素材的步骤 已有素材播放装置中含有已有素材存储器、已有素材解码器、已有素材缓存，所述已有素材存储器与已有素材解码器相连，所述已有素材解码器与已有素材缓存相连。所述已有素材解码器将已有素材存储器中的已有素材进行解码，并将解码后的视频内容送入已有素材缓存中，完成已有素材的获取。
从背景装置中获取背景的步骤 所述背景装置中含有背景存储器及背景缓存，所述背景缓存从背景存储器中获取背景图片文件。
虚拟演播室装置生成虚拟演播室场景的步骤 所述虚拟演播室装置含有虚拟场景制作装置、虚拟场景存储、虚拟场景生成器及虚拟场景缓存。所述的虚拟场景制作装置与虚 场景存储相连，所述的虚拟场景存储与虚拟场景生成器相连，所述的虚拟场景生成器与虚拟场景缓存相连。所述的虚拟场景制作装置将制作的场景送入虚拟场景存储中，所述虚拟场景生成器从虚拟场景存储中获得该场景并生成虚拟场景，最终送入虚拟场景缓存中。 输入缓存的步骤用于将采集的视音频信号、字幕生成器生成的字幕内容、背景装置中的背景图片内容、从已有素材解码器中获取的已有素材、虚拟场景生成器产生的虚拟场景送入缓存并同步更新； 中央处理装置进行处理的步骤用于对各路输入缓存器中的视频信号音频信号进行选择，并叠加、合成上字幕、音响效果组成的播出图像，可以通过操作鼠标、键盘或者触摸屏显示器的Direct Touch的方式在各路视频信号之间进行切换，切换的过程允许使用特技效果切换，所述特技效果是淡入淡出、划像、画中画、三维特技切换效果，或进行虚拟背景处理，以及HD/SD转换； 输出缓存的步骤用于将各路输入的视频信号和音频信号，以及编辑完成的视
频信号、音频信号进入缓存并同步更新； 从输出缓存输出的视频音频信号分为四路； 第一路分割图像的步骤用于将多路输入视频信号和输出视频信号集中在一个画面中并分割画面分配各路视频信号在画面中的位置； 显示的步骤大屏幕显示器和触摸屏显示器中利用分割的图像显示各路输入视频信号、音频信号和输出视频信号和输出音频信号，以及各个控制装置的控制窗口，包括虚拟演播室控制按钮及展开后的控制窗口、背景装置的控制按钮及展开后的控制窗口、已有素材播放装置的控制按钮及展开后的控制窗口、特技装置控制按钮及展开后的控制窗口、字幕装置控制按钮及展开后的控制窗口、调音台装置控制按钮及展开后的控制窗口、软切换台控制装置的控制窗口，同时在整个显示区域中监看各个控制装置的控制操作； 反馈命令的步骤通过操作鼠标、键盘或触摸屏显示器的Direct Touch的方式进行控制操作，从而实现对整个演播过程的控制； 其中Direct Touch的方式中首先由触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应装置识别出相应的控制操作所对应的操作方式，如拖动、点击、释放等。然后触摸屏根据对应的区域及位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控制指令及其相关功能，如对信号切换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播放、虚拟演播室设置、背景设置等操作。从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控制。
第二路播出信号编码的步骤用于对播出信号进行编码，形成节目文件；
播出信号编码文件储存的步骤将播出信号编码后形成的节目文件存储在存储器中； 第三路播出信号流媒体处理的步骤在存储节目文件的同时对输出缓存中的节目进行流媒体编码处理； 播出节目流媒体文件进入网络的步骤将经流媒体编码处理的流媒体节目文件输出至计算机网络； 第四路播出信号输出的步骤用于将输出缓存中的输出视频信号和音频信号通过输出电路送入电视网播出。 与上述中心处理装置处理的步骤和输出缓存及播出步骤同时进行的是对外来信
号进行录制，本步骤包括外来信号编码的步骤和外来信号编码文件储存的步骤 外来信号编码的步骤所述视频采集缓存、调音台装置与采集录制编码器相
连，用于完成外来信号的视频内容和音频内容编码形成外来信号编码文件。
外来信号编码文件储存的步骤所述采集录制编码器与存储器相连，将外来信
号编码后生成的文件送入存储器中，完成针对外来信号的录制。 本发明产生的有益效果是为解决演播室发展现阶段所面临的一些问题，本发明实现了对传统演播室中众多设备的功能的合成，其本身就相当于一个小型化的演播室
9系统，能独立完成演播室系统的大部分工作。本发明将传统演播室中的切换台、调音台、录机、放机、字幕机、编辑、播出、虚拟演播室、TALLY系统、电视墙等系统设备都进行软件模块化，并将这些模块进行无缝集成，最终集成为多功能一体化的演播室系统。在演播室系统集成的同时，本发明更是创造性的提出了在演播室的使用环境下，采用触摸屏来完成演播室的信号切换、声音调整、多画面功能、字幕叠加、节目播出、信号录制、虚拟布景等功能的工作流程。由于采用多路信号输入和缓存来实现信号切换和特技切换；由于使用多画面分割实现多画面的分割和显示；由于设置外来视频信号源和内置视频输入信号源，并设置多个缓存实现多格式多通道采集；并设置多个编码器，实现对采集的输入信号实时储存，相当于实时录制。设置已有素材的解码器和已有素材缓存，实现已有素材的播放。设置虚拟背景装置，实现虚拟背景演播。设置TALLY控制器，实现TALLY灯的控制。设置调音台装置，实现在触摸屏进行调音。设置字幕装置，实现多镜头字幕播出功能。设置实时流媒体编码和流媒体发布器，实现实时流媒体发布。设置触摸屏显示器和控制操作解析单元、功能控制解析单元实现Direct Touch触摸屏的应用模式。中央处理装置可以实现HD/SD变换，实现HD/SD兼容。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例一所述的多功能一体化演播室系统的示意图； 图2是本发明实施例七所述多功能一体化演播室系统的分割画面中各控制功能
按钮为关闭状态的示意图； 图3是本发明实施例七所述多功能一体化演播室系统的分割画面中的特技控制按钮展开为特技控制窗口、软切换台控制按钮展开为软切换台控制窗口的示意 图4是本发明实施例七所述多功能一体化演播室系统的分割画面任意组合各显示窗口的示意图； 图5是本发明实施例八所述多功能一体化演播方法的流程框图。
具体实施方式
实施例一 本实施例是一种多功能一体化演播室系统，如图1所示。所述的系统包括一台与外来视频信号源和外来音频信号源连接的带有鼠标和键盘的计算机，计算机中设置有与所述外来视频信号源连接的多路视频输入电路，多路视频输入电路与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路视频采集缓存连接，多路视频采集缓存与多路采集录制编码器连接，多路采集录制编码器与存储器连接。计算机中设置有与外来音频信号源连接的多路音频输入电路，多路音频输入电路与多路音频采集缓存连接。计算机内还设置有多路音频素材源，所述多路音频素材源与多路音频解码器相连，所述多路音频解码器与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路音频素材源缓存连接，音频采集缓存、音频素材源缓存与调音台装置连接。计算机中还设置有内置视频输入信号源。计算机还设置有虚拟背景装置。计算机还设置有与触摸屏显示器和外置切换台以及所述鼠标、键盘连接的控制操作解析单元，控制操作解析单元与功能控制解析单元连接。视频采集缓存、调音台装置、内置视频输入信号源、功能控制解析单元与中央处理装置连接。中央处理装置与输出缓存、多画面分割和屏幕信号转换器连接。输出缓存与多画面分割和屏幕信号转换器、输出电路、实时流媒体编码器、支持对主输出信号的实时录制的播出录制编码器连接。多画面分割和屏幕信号转换器与大屏幕显示器及音响设备、触摸屏显示器连接。输出电路与作为播出输出的电视网连接。实时流媒体编码器与流媒体发布器连接，流媒体发布器与作为网络输出的计算机网络连接。播出录制编码器与存储器连接。
本实施例采用的计算机为双四核CPU的配置平台，安装通用操作系统，配置专用视频板卡和音频板卡。本实施例所述的中央处理装置，不是一般意义上的中央处理单元(CPU)，而是一个专门用于信号/特技切换、字幕叠加、HD/SD变换等等多种功能应用的综合装置。 视频方面，采用高/标清数字IO板卡，支持6路高/标清数字信号和4路1394信号的输入(总数不超过6路)，支持PGM和PVW的高/标清数字信号输出，同时支持DVI信号输出。 音频方面，支持6路AES/EBU数字音频和6路模拟音频的选择输入(总数不超过6路)。 多路输入、信号切换和特技切换 本实施例通过多路输入和多路缓存的方式实现内嵌多通道数字特技台，多个通道可以任意选择SDI、 1394、 HDMI、 i-VGA以及硬盘素材作为输入信号。并通过软件设计实现了传统切换台的功能，该部分软件包含特技制作模块，支持各种常用切换特技，包括淡入淡出、划像、画中画、三维特技等，由于特技是由在输入输出缓存中存储的图像文件中加入相应的特技算法而实现的，因此在将视频信号A切换至视频信号B时，首先将输入缓存中的视频信号A拷贝到输出缓存中，然后将输入缓存中的视频信号A和输出缓存中的视频信号B叠加运算处理后，拷贝到输出缓存中，叠加运算选择对应特技的相应算法，将输入缓存中的视频信号B拷贝到输出缓存中，从而完成A至B视频信号的带特技的切换，通过对特技叠加运算算法的改变即调用可以实现新的特技的制作，从而实现特技形式的扩展。信号切换首先通过Direct Touch或鼠标点击的方式选定PVW窗口及PGM窗口的输出信号，然后选择特技对应的功能按钮，打开特技选择窗口选择需要应用的特技模板，然后在软切换台上通过T型杆实现手动特技切换，也可以触摸按下(鼠标点击)AUTO按钮实现自动特技切换，还可以通过CUT按钮实现无特技切换。在特技模板的选择上，还可以通过快捷键调动特技制作模块自主设计特技，从而实现特技方式的更新和扩展。 多画面分割装置 本实施例采用多画面分割和屏幕信号转换器，实现了多画面分割回显功能。各个画面可以任意组合排列，对应的输入、输出信号可在多画面回显窗口域实时监看，外来视频信号源包括摄像机，蓝光盘放像机、硬盘放像机、视频服务器。内置视频输入信号源包括已有素材信号、字幕信号、背景信号、准备播出信号、正在播出信号等。多画面回显窗口域中的各个信号可以在触摸屏上显示，也可以通过DVI信号输出到大屏幕显示器分割显示或单独显示。多画面分割器可以任意组合回显窗口，并通过触摸屏的触摸或鼠标拖动可以实现各个回显窗口的位置、大小的调整，从而最终实现多画面分割的任意组合。 多格式多通道采集装置 本实施例拥有多个通道同时录制的功能，并且录制的格式可以自由定义，在录制合成信号的同时还可以将进入每一路的信号都录制下来，可供后期编辑使用，其功能相当于多个硬盘录像机。多格式多通道采集的实现在软件界面上，各路外来信号的回显窗口及PGM回显窗口的界面上都设有录制、停止录制的按钮，通过触摸屏显示器触摸的方式可以直接点击实现开始录制或停止录制(鼠标点击也可)。 演播室节目制作完成后需要记录下来，传统的演播室中采用录像机来完成这一工作，因此当需要录制多路信号的时候，就要配备多台录像机，成本是很高的，并且后期制作的时候也很麻烦，需要不停换磁带，或者将磁带上载到非编。本实施例提供了多通道录制功能，支持对主输出信号的实时录制，支持对每路输入信号分别独立采集录制，支持常用的视音频格式，可以自定义录制格式，支持双路采集，采集下的素材以文件方式保存，便于后期编辑使用。当要录制某一路信号的时候，只要点击对应画面上的录制按钮即可实现对其的录制。 本实施例在节目制作过程中可以对六路外来信号、 一路主输出PGM信号进行多格式多通道采集录制。 即本实施例支持对主输出信号的实时录制，支持对每路输入信号分别独立采集录制，支持常用的视音频格式，可以自定义录制格式，支持双路采集，采集下的素材以文件方式保存，便于后期编辑使用。 其具体实现方式为需要录制的视频信号、音频信号通过视频编码器、音频编码器，按照本实施例的系统配置，生成预设采集格式的素材。在信号录制过程中，采用缓冲机制，利用令牌环，在CPU占用高峰期时减缓编码速度，在CPU占用低谷期加快编码速度，从而最终保证了视频、音频信号录制的平滑、平稳的进行。
已有素材播放装置 本实施例可以支持双通道播放的功能，鉴于采用了模块化的设计思想，两个通道的素材选择与播放分别为两个独立的软件模块，因此两个通道完全独立，相当于演播室中的两台放像机。可以控制素材的播放、暂停和停止，并通过软件设计实现了连续播出、断点播出、编单播出，入出点播出、循环播出等功能。 本实施例支持两路已有素材的同时播放，可以用来播出片头、片花、小片、广告等素材。可以自定义素材的播出列表，能够通过文件选取的方式将素材添加到播出列表，支持调整播出顺序，支持设置素材播出的入出点，支持断点播放和连续播放。可以通过控制按钮播放、暂停、停止，控制已有素材的播放停止动作，也可以通过PGM窗口自动触发已有素材的播放停止动作。通过已有素材控制模块，打开文件对话框，选中需要播放的素材，添加到素材播放列表，由视频解码器、音频解码器，分别完成视频的解码工作、音频的解码工作，解码器可以自动识别标清素材、高清素材，并根据系统设置，提供YUVU或ARGB格式的标清、高清信号，素材自动完成预备播放的状态，素材播放的同时，提供一路视频信号到软切换台，提供两路音频到调音台，为了保证播出的平稳，素材解码采用缓冲机制，利用令牌环，在CPU利用率峰值时减缓解码速度，在CPU利用率低谷时加快解码速度，从而最终保证视频、音频播出的平滑、平稳进行。
虚拟演播室装置 本实施例设置虚拟演播室装置，实现虚拟演播室功能，支持(DV、 HDV/ DVCAM、 DVCPRO)的输入输出，可以对信号进行高性能的实时的色键处理。摄像机拾 取的包含蓝幕背景的前景信号送入虚拟演播室系统中的色键器，与计算机输出的图形背 景信号合成为虚拟演播室系统的最终合成信号，可实现虚拟物体和前景的遮挡和穿越。
所述的虚拟演播室的功能，可以对PGM窗口及PVW窗口进行虚拟演播室的替 换。使用中，在界面下部的功能控制区域中有对应的虚拟演播室控制图标，点击该图 标，打开虚拟演播室的镜头列表，选择某路摄像机位对应的背景图片或背景视频，然后 点击色键按钮1对PGM进行扣像，关闭画面，就可以实现PGM中背景的替换，同样点 击色键按钮2对PVW进行扣像，可以实现PVW中背景的替换。这部分本发明主要是对 蓝色背景或绿色背景的信号源进行扣像处理，其实现方式为，使用蓝幕或绿幕拍摄的视 频画面以及设定的背景画面压入特技处理队列后，用色键扣像的方法去除蓝幕或绿幕并 与背景画面合成，处理完成的画面即可以用于输出。背景画面可以设定为图片，也可以 是视频画面。
TALLY装置 本实施例中的多画面回显窗口域中的各个输入输出回显窗口中均有TALLY灯指 示，红色的灯标识当前正在输出的信号，也就是PGM的信号源；绿色的灯标识准备输出 的信号，也就是标识PVW的信号源。同时可以将TALLY信号提供给摄像机，便于工作 人员识别正在工作的设备。
调音台装置 本实施例内嵌多路调音台，用于演播室声音的设置与调节。调音台的设置和 操作按下调音台对应的功能按钮启动调音台窗口，通过触摸屏显示器触摸的方式或鼠
标拖动的方式可以调节多路输入音频、内置音频及输出音频的大小、各波段的均衡增益等。 多镜头字幕播出功能 本实施例的字幕模块可以支持标题字幕、游滚、滚屏、台标等应用，并支持实 时修改字幕内容。在列表中可以显示字幕镜头的预览图片，可以进行多镜头播出。字幕 设置首先通过按下字幕设置对应的功能按钮启动字幕设置窗口，选择需要使用的字幕 模板，可以即时修改字幕的内容，然后将字幕加入到字幕回显窗口CG窗口中，可以将多 个字幕模板都加入CG回显窗口，实现多镜头字幕。最后通过软切换台上的CG按钮将字
幕上到PGM输出回显窗口与视频素材合成输出。(所有操作都支持Direct Touch或鼠标 点击的方式) 实时流媒体发布装置 本实施例设有实例流媒体编码器和流媒体发布器，支持实时的流媒体发布，采 用流媒体服务器技术，可以对当前正在拍摄的节目进行网络直播。本实施例中的软件的 任务就是将采集下来的流媒体文件写入到指定位置，点击按钮则触发软件进行流媒体发 布。 10)Direct Touch触摸屏的应用模式 本实施例在演播室系统中创造性地引入了触摸屏技术，系统整个工作流程都可用触摸屏操作实现，对操作人员来讲，相当直观，所见即所得。Direct Touch触摸屏的应
用流程在本实施例的界面显示区，所有的输入信号，包括多路外来信号、背景信号、
字幕信号及多路已有视频信号都可以通过触摸屏显示器触摸拖动的方式直接拖至准备播
出视频内容回显窗口或正在播出视频内容回显窗口。各个功能模块的功能按钮也可以通
过人手触摸的方式来进行选择应用。所有的操作都非常直观，不需要任何专业知识做基
础，所见即所得。 11)HD/SD兼容装置 本实施例可以实现在多功能一体化演播室系统内的HD/SD混合制作、HD/SD同 时输入，且可以自动上下变换、输出可选HD/SD模式。 本实施例所述系统的硬件装置所采用的10板卡其本身具备HD/SD兼容的特性， 本实施例所述系统的软件在启动之前设计有控制模块，可以设置10板卡各个接口的信号 类型，从而实现了对输入输出信号HD/SD混合编辑及输出的操作。
实施例二 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于外来视频信号源和多路输入电路 的细化。本实施例所述的外来视频信号源是提供SDI、 1394、 HDMI及VGA信号的设 备，包括摄像机、蓝光盘录放像机、硬盘录放像机、视频服务器、卫星接收机、磁带 录放像机、非线性编辑机中的一种。所述的多路输入电路包含6路SDI识别器、4路1394 识别器、4路HDMI识别器、i-VGA识别器，支持识别SDI、 1394、 HDMI、 i-VGA格式 输入。 本实施例本身就相当于一个小型的演播室系统，在演播室的日常工作中会经常 遇到多机位的拍摄，本实施例支持最多6个机位的拍摄，即在现场拍摄中可以最多使用 六路摄像机来进行拍摄。同时采用了高标清兼容数字IO板卡，带各类视音频接口和控制 接口的主机后面板，可以支持SDI、 1394、 HDMI以及VGA接口的信号，只要将满足上 述接口的摄像机与本实施例的后面板连接，在启动本实施例的软件模块后就可以使用本 实施例的所有功能进行现场拍摄及制作了 。 本实施例的10板卡支持多个视频信号的输入与输出，本实施例的软件模块在与 板卡模块协调处理信号时，对于由板卡接收的输入信号采用多媒体时钟的方法处理信号 的回显，这样可以保证相应视频制式的帧率。同时使用板卡的硬件中断功能来实现PGM 与PVW两路信号的回显与输出。各个回显画面可以任意组合排列，对应的输入、输出信 号可在多画面显示区域实时监看，包括摄像机信号，外来信号、已有素材信号、字幕信 号、背景信号、PGM信号、PVW信号等。多画面显示区域中的各个信号回显窗口还可 以通过DVI信号输出到大屏分别显示
实施例三 本实施例是实施例二的改进，是在实施例二的基础上对TALLY控制器和TALLY 系统的细化。所述的中央处理装置与TALLY控制器连接，TALLY控制器与多个与摄像机 数量相等且分别与对应的摄像机物理装置在一起的TALLY灯连接，TALLY控制器与多画 面分割和屏幕信号转换器相连，将代表对应摄像机的TALLY灯信号及对应内置视频信号 的TALLY灯信号显示在摄像机或内置视频信号对应在分割图像上的回显窗口内的一角。 中央处理装置将信号输出的线路通知TALLY控制器，TALLY控制器将该线路状态在多画
14面分割屏幕上对应的窗口上显示TALLY灯信号。同时，如果该线路信号为外来摄像机信 号，TALLY控制器同时通过物理线路将该信号传输给对应的摄像机上的TALLY灯，控制
其点亮。 TALLY灯是摄像机上的一个指示灯，用于显示该摄像机的视频信号正在被播 出。TALLY提示系统是视频系统工作时的一种辅助系统，在演播室中具有很重要的作 用，它可以及时提醒节目导演、摄像员、技术人员演播室的工作状态，同时具有在节 目进行中协调导演、摄像员和主持人工作的作用。本实施例的多画面区域中可以看到 TALLY灯指示，红色的灯标识当前正在输出的信号，也就是PGM的信号源；绿色的灯 标识准备输出的信号，也就是标识PVW的信号源，同时TALLY信号也会提供给摄像 机。 本实施例的TALLY系统由一台控制器和若干TALLY灯组成，控制器可以和任 何切换台、播控台、矩阵的接口相连接，各TALLY灯之间的连线为总线结构，可用并连 的双绞线或普通的单芯屏蔽线连接，当有切换信号的动作时，相应的TALLY灯会自动变色。 实施例四 本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于外来音频信号源和调音台装 置的细化。所述的外来音频信号源是各摄像机上的麦克风或音频放音设备；音频输入电 路支持6路AES/EBU数字音频和6路平衡模拟音频的选择输入(总数不超过6路)，两 路内置音频输入；所述调音台装置支持8路音频输入信号的调音、2路音频输出信号的调 音；所对应的音频信号以变幻亮条的形式显示在多画面分割区域内相应的回显窗口内的 一角，并通过调音台控制音量、音效。 在处理视频信号的同时，本实施例本身集成了调音台的功能，可以对输入输出 的音频信号进行调整。在演播室的音频系统中调音台是核心控制设备，各种音源的收集 处理及分配工作都是通过调音台来完成的， 一般在调音台上对声音进行全面的控制。本 实施例内嵌8路调音台，6路外来音频可以通过本实施例的后面板直接接入，两路内置 音频用于对本实施例的已有音频素材的调整，同时还有两路输出音频的调整控制。使用 上，首先将对应的音源与本实施例后面板的接口相连，启动本实施例的软件模块后，点 击界面下方的调音台控制图标即可打开调音台控制界面，从而实现对声音的调整。
调音台实现方式为软件将通过声卡ASIO驱动获取到的外部输入的音频数据和 已有素材解码出的音频数据加入环形缓存队列，根据调音台界面中设定的增益值对每一 路的音量实时进行计算，再根据配置的输入输出映射方案把经过混音处理和输出增益处 理的音频数据加入输出缓存，之后通过声卡驱动线路输出音频数据到声卡。程序运行过 程中，音量指示器实时动态显示当前音量，当鼠标移动到某个音量指示器时将会有提示 框实时显示当前的增益值。从而最终实现了对音频信号的调节与监看。
实施例五 本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于背景装置、字幕装置、已有 素材播出装置的细化。本实施例所述的内置视频输入信号源包括带有多路背景生成器 和多路背景缓存的背景装置、带有多路字幕发生器和多路字幕缓存的字幕装置、带有从 存储器中提取已有素材并解码的多路已有素材解码器和多路已有素材缓存的已有素材播出装置；背景装置生成的背景视频信号、字幕发生器生成的字幕视频信号、已有素材播 出装置播出的已有素材视频信号分别显示在分割图像上各自的回显窗口中。
在演播室播出过程中，常常要用到静态背景的时候，例如电视台检修或夜间停 播过程中。背景装置即满足了这一需求，首先在存储器相应的存储区内存储相应的背景 图片，然后将这些图片所对应的数据流存储到背景装置的背景缓存中，最后通过中心控 制模块的控制指令直接调用背景缓存中所对应的图片数据到用于背景回显的背景预览窗 口所对应的缓存，最终由信号切换指令，通过Direct Touch等方式将背景信号播出去。
在演播室节目的制作过程中，字幕的制作也是必不可少的。本实施例集成了字 幕制作的功能，这是通过字幕编辑装置来实现的。在主界面的下方有字幕控制图标可供 点击调用字幕控制模块，分割画面回显区域也有对应的字幕预览回显窗口 (CG)。使用 时，点击字幕装置对应的图标，打开一个镜头列表，可以看到字幕镜头的预览效果，选 中一个镜头，点击播放就可以在CG的预览窗口中看到字幕播出的效果，点击叠加字幕按 键(CGIN/0UT)，即可将这个字幕叠加到输出信号(PGM)上。本实施例支持分别控制多 个字幕镜头播放，可以同时上标题字、滚屏、台标、时钟；并且还支持实时修改字幕内 容，双击镜头就可以修改内容。 为了保证系统的可扩展性，系统采用socket技术实现了控制端和字幕系统之间 的命令通讯，通讯指令采用XML格式实现。一条指令基本格式如下< xml version =〃 1.0〃 encoding = 〃 UTF-16" ><ncg version = 〃 1.0 〃xmlns:xsi = http:〃www.w3.org/2001/XMLSchema-instancehttp:〃www.w3.org/2001/
XMLSchema-instance xsi:noNamespaceSchemaLocation = 〃 ncg.xsd〃 ><sever> 192.168.0. l</sever><client>192.168.0. l</client><message>100</message><play><itemid>Flagl</itemid><clipid>0</clipid><taskid>0</taskid></play></ncg>渲染数据链路实现将字幕系统渲染结果提交主系统处理。这条链路因为涉及到大量数据交互，采用了共享内存技术实现进程间通讯。为了实时同步的提交渲染数据，系统设计了一套数据交换指令来保证实时正确
的提交渲染数据。
字幕模块的具体实现方式为本发明提供独立进程字幕渲染引擎，通过共享内
存传递数据和命令，输出字幕渲染后的Buffer,提供给特技模块叠加。字幕的工程文件PRJ文件包含多镜头。PRJ文件导出时生成XML文件，包含了各镜头的縮略图信息，标 题字信息。不通过资源管理器，直接读取磁盘目录中的XML文件。把XML中包含的 镜头图标显示在字幕列表中。加载XML文件时，读取所有标题字信息，选中镜头，在预 览窗口可进行播放，双击时该窗口变成修改模式。修改完毕确认后调用CG命令重新渲 染并返回首帧。通过共享内存发送命令及取得Buffer(设置中断)。每条镜头都可单独播 放，字幕模块的控制面板中的上字幕控制按钮针对每条镜头记录状态。
本发明的已有素材播放可以支持双通道播放的功能，鉴于采用了模块化的设计 思想，两个通道的素材选择与播放分别为两个独立的软件模块，因此两个通道完全独 立，相当于演播室中的两台放像机。可以控制素材的播放、暂停和停止，并通过软件设 计实现了连续播出、断点播出、编单播出，入出点播出、循环播出等功能。
两路已有素材的同时播放，可以用来播出片头、片花、小片、广告等素材。可 以自定义素材的播出列表，能够通过文件选取的方式将素材添加到播出列表，支持调整 播出顺序，支持设置素材播出的入出点，支持断点播放和连续播放。可以通过控制按 钮播放、暂停、停止，控制已有素材的播放停止动作，也可以通过PGM窗口自动触发 已有素材的播放停止动作。通过已有素材控制模块，打开文件对话框，选中需要播放的 素材，添加到素材播放列表，由视频解码器、音频解码器，分别完成视频的解码工作、 音频的解码工作，解码器可以自动识别标清素材、高清素材，并根据系统设置，提供 YUVU或ARGB格式的标清、高清信号，素材自动完成CUE的状态，素材播放的同时， 提供一路视频信号到软切换台，提供两路音频到调音台，为了保证播出的平稳，素材解 码采用缓冲机制，利用令牌环，在CPU利用率峰值时减缓解码速度，在CPU利用率低谷 时加快解码速度，从而最终保证视频、音频播出的平滑、平稳进行。
实施例六 本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例的关于控制操作解析单元的细 化。本实施例所述的控制操作解析单元包括背景控制装置、字幕控制装置、已有素 材控制装置、软切换台控制装置、调音台控制装置、特技控制装置、虚拟演播室控制装 置、播出信号录制控制装置。
控制操作解析单元在接收到相应的控制指令后会发出相应的控制命令。主要的
解析单元为 背景控制装置 在演播室播出过程中，常常要用到静态背景的时候。首先在存储器相应的存储
区内存储相应的背景图片，然后将这些图片所对应的数据流存储到背景装置的背景缓存
中，最后通过中心控制模块的控制指令直接调用背景缓存中所对应的图片数据到用于背
景回显的背景预览窗口所对应的缓存，最终由信号切换指令，通过Direct Touch等方式将
背景信号播出去。 字幕控制装置 字幕控制模块可以支持标题字幕、游滚、滚屏、台标等应用，并支持实时修改 字幕内容。在列表中可以显示字幕镜头的预览图片，可以进行多镜头播出。字幕设置 首先通过按下字幕设置对应的功能按钮启动字幕设置窗口 ，选择需要使用的字幕模板， 可以即时修改字幕的内容，然后将字幕加入到字幕回显窗口CG窗口中，可以将多个字幕模板都加入CG回显窗口，实现多镜头字幕。最后通过软切换台上的CG按钮将字幕上 到PGM输出回显窗口与视频素材合成输出。(所有操作都支持Direct Touch或鼠标点击 的方式) 已有素材控制装置 已有素材控制装置即已有素材播放装置，可以支持双通道播放的功能，鉴于采 用了模块化的设计思想，两个通道的素材选择与播放分别为两个独立的软件模块，因此 两个通道完全独立，相当于演播室中的两台放像机。可以控制素材的播放、暂停和停 止，并通过软件设计实现了连续播出、断点播出、编单播出，入出点播出、循环播出等 功能。
软切换台控制装置、特技控制装置 本发明通过软件设计实现了传统切换台的功能，该部分软件包含特技制作模 块，支持各种常用切换特技，包括淡入淡出、划像、画中画、三维特技等，由于特技是 由在输入输出缓存中存储的图像文件中加入相应的特技算法而实现的，因此在将视频信 号A切换至视频信号B时，首先将输入缓存中的视频信号A拷贝到输出缓存中，然后 将输入缓存中的视频信号A和输出缓存中的视频信号B叠加运算处理后，拷贝到输出缓 存中，叠加运算选择对应特技的相应算法，将输入缓存中的视频信号B拷贝到输出缓存 中，从而完成A至B视频信号的带特技的切换，通过对特技叠加运算算法的改变即调用 可以实现新的特技的制作，从而实现特技形式的扩展。信号的切换首先通过Direct Touch 或鼠标点击的方式选定PVW窗口及PGM窗口的输出信号，然后选择特技对应的功能 按钮，打开特技选择窗口选择需要应用的特技模板，然后在软切换台上通过T型杆实现 手动特技切换，也可以触摸按下(鼠标点击)AUTO按钮实现自动特技切换，还可以通过 CUT按钮实现无特技切换。
调音台控制装置 本实施例内嵌多路调音台，用于演播室声音的设置与调节。调音台的设置与操 作按下调音台对应的功能按钮启动调音台窗口，通过触摸屏显示器触摸的方式或鼠标 拖动的方式可以调节多路输入音频、内置音频及输出音频的大小。软件将通过声卡ASIO 驱动获取到的外部输入的音频数据和已有素材解码出的音频数据加入环形缓存队列，根 据调音台界面中设定的增益值对每一路的音量实时进行计算，再根据配置的输入输出映 射方案把经过混音处理和输出增益处理的音频数据加入输出缓存，之后通过声卡驱动线 路输出音频数据到声卡。程序运行过程中，音量指示器实时动态显示当前音量，当鼠标 移动到某个音量指示器时将会有提示框实时显示当前的增益值。从而最终实现了对音频 信号的调节与监看。
虚拟演播室控制装置 本发明的虚拟演播室功能支持(DV、 HDV/DVCAM、 DVCPRO)的输入输出，可 以对信号进行高性能的实时的色键处理。摄像机拾取的包含蓝幕背景的前景信号送入虚 拟演播室系统中的色键器，与计算机输出的图形背景信号合成为虚拟演播室系统的最终 合成信号，可实现虚拟物体和前景的遮挡和穿越。其实现方式为使用蓝幕或绿幕拍摄 的视频画面以及设定的背景画面压入特技处理队列后，用色键扣像的方法去除蓝幕或绿 幕并与背景画面合成，处理完成的画面即可以用于输出。背景画面可以设定为图片，也可以是视频画面。 播出信号录制控制装置 本实施例提供了多通道录制功能，各路外来信号的回显窗口及PGM回显窗口 的界面上都设有录制、停止录制的按钮，通过触摸屏显示器触摸的方式可以直接点击实 现开始录制或停止录制(鼠标点击也可)。支持对主输出信号的实时录制，支持对每路 输入信号分别独立采集录制，支持常用的视音频格式，可以自定义录制格式，支持双路 采集，采集得到的素材以文件方式保存，便于后期编辑使用。当要录制某一路信号的时 候，只要点击对应画面上的录制按钮即可实现对其的录制。其具体实现方式为需要录 制的视频信号、音频信号通过视频编码器、音频编码器，按照本实施例的系统配置，生 成预设采集格式的素材。在信号录制过程中，采用缓冲机制，利用令牌环，在CPU占用 高峰时减缓编码速度，在CPU占用低谷时加快编码速度，从而最终保证了视频、音频信 号录制的平滑、平稳的进行。
实施例七 本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例的关于分割图像的画面分割的细 化，如图2、 3、 4、所示。本实施例在所述分割图像的画面分割显示区域内，所显示的窗 口类型包括正在播出视音频内容回显窗口、准备播出视音频内容回显窗口、各路外来 视音频信号源内容回显窗口、各路内置视音频输入信号源内容回显窗口，各控制装置显 示窗口；所述各路内置视音频输入信号源内容回显窗口包括背景内容回显窗口、字幕 预览内容回显窗口、已有素材播放内容回显窗口。所述各控制装置显示窗口包括虚拟 演播室控制窗口、背景控制窗口、特技控制窗口、已有素材播放控制窗口、字幕控制窗 口、调音台控制窗口、软切换台控制窗口。 图2是本实施例的分割图像的一个画面分割示意图，其中各控制功能按钮为关 闭状态的示意图。该分割图像的画面分割显示区域内，所显示的窗口类型包括正在播 出视频内容回显窗口或称主输出PGM回显窗口、准备播出视频内容回显窗口或称预监输 出PVW回显窗口、各路外来视频信号源内容回显窗口、各路内置视频输入信号源内容 回显窗口以及各路控制按钮，包括虚拟演播室控制按钮、背景控制按钮、已有素材播 放按钮、特技控制窗按钮、字幕控制按钮、调音台控制按钮、软切换台控制按钮。通过 这些按钮可以进入各个对应的回显窗口。各路对应的回显窗口包括虚拟演播室控制窗 口、背景内容回显窗口、已有素材播放回显窗口、特技控制窗口、字幕预览回显窗口、 调音台控制窗口、软切换台控制窗口。图3是特技控制窗口和软切换台控制窗口展开的 情况，其它按钮的展开图可以此为例。
实施例八 本实施例是使用上述实施例所述系统的多功能一体化演播方法。本实施例所述 方法的步骤如下 采集图像的步骤如果外来视频信号源是摄像机则用摄像机将景物转变为电子 图像，如果外来视频信号源是提供SDI、 1394、 HDMI及VGA信号的设备，包括摄像 机、蓝光盘录放像机、硬盘录放像机、视频服务器、卫星接收机、磁带录放像机、非线 性编辑机中的一种则直接获取视频信号以及音频信号。 格式识别的步骤如果外来视频信号源是摄像机则用于识别摄像机输出的图像
19的格式是数字的还是模拟的，如果是数字的还要识别是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的那 一种，如果外来视频信号源是蓝光盘放像机、硬盘放像机、视频服务器中的一种同样要 识别是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的那一种。 与上述采集视音频信号源输入步骤和格式识别步骤同时进行的是从内置视频输 入信号源获取字幕、已有素材、背景及虚拟演播室场景的步骤，即字幕装置生成字幕 的步骤、从已有素材存储器获取已有素材的步骤、从背景装置中获取背景的步骤、虚拟 演播室装置生成虚拟演播室场景的步骤；
字幕装置中生成字幕的步骤 字幕装置中含有字幕编辑装置、字幕存储器、字幕发生器及字幕缓存，所述字 幕编辑装置首先进行字幕模板和字幕内容的制作工作，所述的字幕编辑装置与字幕存储 器相连，所述字幕装置中含有字幕发生器，所述字幕发生器从所述字幕存储器中获取制 作好的字幕模板和字幕内容进行字幕生成，所述字幕发生器与字幕缓存相连，将生成的 字幕信号送入字幕缓存中。 从已有素材存储器获取已有素材的步骤 已有素材播放装置中含有已有素材存储器、已有素材解码器、已有素材缓存， 所述已有素材存储器与已有素材解码器相连，所述已有素材解码器与已有素材缓存相 连。所述已有素材解码器将已有素材存储器中的已有素材进行解码，并将解码后的视频 内容送入已有素材缓存中，完成已有素材的获取。
从背景装置中获取背景的步骤 所述背景装置中含有背景存储器及背景缓存，所述背景缓存从背景存储器中获 取背景图片文件。 虚拟演播室装置生成虚拟演播室场景的步骤 所述虚拟演播室装置含有虚拟场景制作装置、虚拟场景存储、虚拟场景生成器 及虚拟场景缓存。所述的虚拟场景制作装置与虚拟场景存储相连，所述的虚拟场景存储 与虚拟场景生成器相连，所述的虚拟场景生成器与虚拟场景缓存相连。所述的虚拟场景 制作装置将制作的场景送入虚拟场景存储中，所述虚拟场景生成器从虚拟场景存储中获 得该场景并生成虚拟场景，最终送入虚拟场景缓存中。 输入缓存的步骤用于将采集的视频信号和音频信号或者字幕装置编辑的字幕 或者从存储器中取出的已有素材进入缓存并同步更新。 中央处理装置进行处理的步骤用于对各路输入缓存器中的视频信号音频信号 进行选择，并叠加、合成上字幕、音响效果组成的播出图像，可以通过操作鼠标、键盘 或者触摸屏显示器的Direct Touch的方式在各路视频信号之间进行切换，切换的过程允许 使用淡入淡出、划像、画中画、三维特技切换效果，或进行虚拟背景处理，以及HD/SD 转换。 以Direct Touch的方式进行控制操作是本实施例的特点。在多数情况下，演播室 的人员还习惯于各种分立硬件的使用。本实施例将这种Direct Touch的方式创造性的应用 在演播室的各种控制上，使控制更加直观、方便，并实现各种软控制综合在一块触摸屏 上，在演播室中使用Direct Touch的方式在信号切换时实现所见即所得，直接通过点击拖 动就可以调用相应的功能，避免了传统操作时的一些误操作。
输出缓存的步骤用于将各路输入的视频信号和音频信号，以及编辑完成的视
频信号、音频信号进入缓存并同步更新。 从输出缓存输出的视频音频信号分为四路。 第一路多画面分割的步骤用于将多路输入视频信号和输出视频信号集中在 一个画面中并分割画面分配各路视频信号在画面中的位置。 显示的步骤大屏幕显示器和触摸屏显示器中利用分割的图像显示各路输入视 频信号、音频信号和输出视频信号和输出音频信号，以及各个控制装置的控制窗口，包 括虚拟演播室控制按钮及展开后的控制窗口、背景装置的控制按钮及展开后的控制窗 口、已有素材播放装置的控制按钮及展开后的控制窗口、特技装置控制按钮及展开后的 控制窗口、字幕装置控制按钮及展开后的控制窗口、调音台装置控制按钮及展开后的控 制窗口、软切换台控制装置的控制窗口，同时在整个显示区域中监看各个控制装置的控 制操作。 反馈命令的步骤通过操作鼠标、键盘或触摸屏的Direct Touch的方式进行控制 操作。通过鼠标、键盘或触摸屏显示器Direct Touch的方式进行各种命令的操作，如拖 动、点击、释放，进而实现诸如调节音量和音质、字幕设置和操作、加入背景或各种 已有素材、制作带有虚拟背景的播出等等。 Direct Touch的方式通过触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应装置 识别出相应的控制操作所对应的操作方式，如拖动、点击、释放；然后触摸屏根据对应 的区域及位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控制指令及其相关功能，如 对信号切换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播放、虚拟演播室设置、背 景设置等操作；从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控制。
第二路播出信号编码的步骤用于对播出信号进行编码，形成节目文件；
播出信号编码文件储存的步骤将播出信号编码后形成的节目文件存储在存储 器中； 第三路播出信号流媒体处理的步骤在存储节目文件的同时对输出缓存中的 节目进行流媒体编码处理； 播出节目流媒体文件进入网络的步骤将经流媒体编码处理的流媒体节目文件 输出至计算机网络； 第四路播出信号输出的步骤用于将输出缓存中的输出视频信号和音频信号 通过输出电路送入电视网播出。 与上述中心处理装置处理的步骤和输出缓存及播出等步骤同时进行的是对外来 信号进行录制，本步骤包括外来信号编码的步骤和外来信号编码文件储存的步骤
外来信号编码的步骤所述视频采集缓存、调音台装置与采集录制编码器相 连，用于完成外来信号的视频内容和音频内容编码形成外来信号编码文件。
外来信号编码文件储存的步骤所述采集录制编码器与存储器相连，将外来信 号编码后生成的文件送入存储器中，完成针对外来信号的录制。 通过本实施例可以看出，本发明支持对演播室多路信号通过计算机处理的方式 实现全数字化的切换控制及播出，在实现播出的同时，还支持对最终播出的合成节目以 及多路现场信号源进行实时收录采集，采集的文件存储后支持后续进一步的制作，这对
21文件化、数字化的电视台直播流程起到了直接的素材收集和节目合成作用，解决了原有
模拟演播室和数字化制播体系脱节的问题。 实施例九 本实施例是实施八的改进，是实施例八所述的触摸屏显示器的Direct Touch的方 式进行控制操作的细化。本实施例所述的触摸屏显示器的Direct Touch的方式进行控制操 作子步骤如下 识别人手在触摸屏显示器的触摸屏上的位置，以确定触摸屏相应区域及位置所 对应的功能； 触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应装置识别出相应的控制操作 所对应的操作方式，如拖动、点击、释放； 触摸屏根据对应的区域及位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控 制指令及其相关功能，如对信号切换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播 放、虚拟演播室设置、背景设置等操作，从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控 制。 本实施例是一种类似鼠标、键盘控制和操作电脑的方式，但操作更加直观，更 加简单。使用触摸屏显示器的Direct Touch的方式就是将人手在触摸屏显示器上的动作 化为控制信号。首先识别人手在触摸屏显示器的触摸屏上的位置，以确定触摸屏相应 区域及位置所对应的功能；触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应装置识别 出相应的控制操作所对应的操作方式，如拖动、点击、释放；触摸屏根据对应的区域及 位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控制指令及其相关功能，如对信号切 换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播放、虚拟演播室设置、背景设置等 操作，从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控制。
实施例十 本实施例是实施例八的改进，是实施例八关于触摸屏显示器Direct Touch的方式 的切换和切换特技效果的细化。本实施例所述的所述触摸屏显示器的Direct Touch的方式 在各路视频信号之间进行切换的子步骤如下 识别人手在触摸屏显示器的触摸屏上的位置，以确定哪一路视频信号被选中。
在被选中的视频信号的回显窗口域上加绿框，以显示该路视频信号被选中。
识别人手在触摸屏显示器上的滑动，以确定是否将选中的视频信号拖至准备播 出区，如果人手在准备播出区释放则确认将选中的视频信号放置在准备播出区，并将该 路视频信号切换至准备播出区。
选择切换特技的类型淡入淡出、划像、画中画、三维特技类型。 使用选中的特技类型将准备播出区的视频图像与正在播出区的视频图像进行切
换过程包括如下分步骤 将输入缓存中的准备播出区的视频图像拷贝到输出缓存中。 将输入缓存中的准备播出区的视频图像和输出缓存中的正在播出区的视频图像 叠加运算处理后，拷贝到输出缓存中，叠加运算可以是淡入淡出、划像、画中画、三维 中的一种。 将输入缓存中的正在播出区的视频图像拷贝到输出缓存中，从而完成准备播出区的视频图像至正在播出区的视频图像的切换。 实现了输入输出信号在分割画面的回显后，本实施例支持各个输入信号到输出 信号的信号切换，首先选定PVW窗口及PGM窗口的输出信号，通过切换功能键就可以 将PVW窗口的信号切换到PGM输出窗口 ，这里可以先将各输入信号按传统工作流程接 入PVW窗口，然后再切换到PGM窗口，也可以通过鼠标拖拽或使用本实施例所述的 Direct Touch的方法直接将输入信号拖至PGM窗口实现信号输出。这个环节主要采用的 技术为软件首先获取到视频信号，并按帧存储到环形输入缓存队列，在取出用于输出 的帧的过程中锁定主输出和预监输出指示器，完成后再解锁，这样就保证了切换输出信 号时的时序，实现了由信号由输入到输出的切换过程，并同时避免了由于切换而有可能 导致的画面抖动的问题。 信号由PVW窗口到PGM窗口的切换过程，本实施例支持信号特技切换。在选 定PVW出口的输出信号后，打开特技选择窗口选择需要应用的特技模板，然后在软切换 台上通过T型杆实现手动特技切换，或者是触摸按下(鼠标点击)AUTO按钮实现自动特 技切换。 特技装置的实现方式从技术上主要包括三个部分l)信号源模块。2)特技渲染 模块。3)输出模块。其运行方式为中心处理单元在固定(或非固定)时间间隔内(平 均时间等于信号单位时间)向特技渲染模块压入信号，特技渲染模块将输入的信号排成 队列，并通知信号源模块。信号源模块发现有待处理信号后，取出一个信号进行输入处 理，之后将处理完的信号压入渲染模块队列中，并通知渲染模块。之后进行(或等待) 下一个任务处理。与此同时，渲染模块发现有待处理信号后，取出一个信号并进行特技 处理，之后压入输出模块队列中，并通知输出模块，之后进行(或等待)下一个任务处 理。当输出模块发现有待处理信号后，将信号进行输出处理，并将最终信号返回给外部 模块，之后进行(或等待)下一个任务处理。 这样本实施例最终使用流水线的方式将每一帧需要处理的画面和特技参数压入 特技模块的处理队列中，特技装置弹出处理完成的帧，通过回调函数将该帧放入输出缓 存，由IO板卡的硬件中断触发输出函数的调用，最终实现特技切换功能。
最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案(比如装置、单元的功能、排列，步骤的运行过程等等)进行修改或者等同替 换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种多功能一体化演播室系统，所述的系统包括一台与外来视频信号源和外来音频信号源连接的带有鼠标和键盘的计算机，其特征在于，所述的计算机中设置有与所述外来视频信号源连接的多路视频输入电路，所述多路视频输入电路与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路视频采集缓存连接，所述多路视频采集缓存与多路采集录制编码器连接，所述多路采集录制编码器与存储器连接；所述的计算机中设置有与所述外来音频信号源连接的多路音频输入电路，所述多路音频输入电路与支持对每路输入信号分别独立采集录制的多路音频采集缓存连接；所述计算机内还设置有多路音频素材源，所述多路音频素材源与多路音频解码器相连，所述多路音频解码器与多路音频素材源缓存连接，所述的多路音频采集缓存、多路音频素材源缓存与调音台装置连接；所述的计算机中还设置有内置视频输入信号源；所述计算机还设置有虚拟背景装置；所述计算机还设置有与触摸屏显示器和外置切换台以及所述鼠标、键盘连接的控制操作解析单元，所述控制操作解析单元与功能控制解析单元连接；所述的视频采集缓存、调音台装置、内置视频输入信号源、功能控制解析单元与中央处理装置连接；所述的中央处理装置与输出缓存、多画面分割和屏幕信号转换器连接；所述的输出缓存与多画面分割和屏幕信号转换器、输出电路、实时流媒体编码器、支持对主输出信号的实时录制的播出录制编码器连接；所述的多画面分割和屏幕信号转换器与大屏幕显示器及音响设备、所述的触摸屏显示器连接；所述的输出电路与作为播出输出的电视网连接；所述的实时流媒体编码器与流媒体发布器连接，流媒体发布器与作为网络输出的计算机网络连接；所述的播出录制编码器与存储器连接。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的外来视频信号源是提供SDI、 1394、 HDMI及VGA信号的设备，包括摄像机、蓝光盘录放像机、硬盘录放像机、视 频服务器、卫星接收机、磁带录放像机、非线性编辑机中的一种；所述的多路输入电路 包含6路SDI识别器、4路1394识别器、4路HDMI识别器、i-VGA识别器，支持识别 SDI、 1394、 HDMI、 i-VGA接口输入。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的中央处理装置与TALLY控制器 连接，所述TALLY控制器与多个与摄像机数量相等且分别装置在对应摄像机上的TALLY 灯连接，所述的TALLY控制器与多画面分割和屏幕信号转换器连接，将代表对应摄像机 的TALLY灯信号及对应内置视频信号的TALLY灯信号显示在摄像机或内置视频信号对应 在分割图像上的回显窗口内一角。
4. 根据权利要求1或2或3所述的系统，其特征在于，所述的外来音频信号源是各摄 像机上的麦克风或音频放音设备；音频输入电路支持6路AES/EBU数字音频和6路平衡 模拟音频的选择输入，两路内置音频输入；所述调音台装置支持8路音频输入信号的调 音、2路音频输出信号的调音；所对应的音频信号以变幻亮条的形式显示在多画面分割 区域内相应的回显窗口内的一角，并可通过调音台控制音量、音效。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述的内置视频输入信号源包括 带有多路背景生成器和多路背景缓存的背景装置、带有虚拟场景制作、虚拟场景存储、 虚拟场景生成器、虚拟场景缓存的虚拟演播室装置、带有多路字幕编辑装置、字幕存储 器、字幕发生器和多路字幕缓存的字幕装置、带有从存储器中提取已有素材并解码的多 路已有素材解码器和多路已有素材缓存的已有素材播出装置；背景装置生成的背景视频信号、虚拟演播室装置生成的虚拟演播室视频信号、字幕发生器生成的字幕视频信号、 已有素材播出装置播出的已有素材视频信号分别显示在分割图像上各自的回显窗口中。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述的控制操作解析单元包括背 景控制装置、字幕控制装置、已有素材控制装置、软切换台控制装置、调音台控制装 置、特技控制装置、虚拟演播室控制装置、播出信号录制控制装置。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述分割图像的画面分割显示区域 内，所显示的窗口类型包括正在播出视音频内容回显窗口、准备播出视音频内容回 显窗口、各路外来视音频信号源内容回显窗口、各路内置视音频输入信号源内容回显窗 口，各控制装置显示窗口；所述各路内置视音频输入信号源内容回显窗口包括背景内 容回显窗口、字幕预览内容回显窗口、已有素材播放内容回显窗口、虚拟演播室内容回 显窗口；所述各控制装置显示窗口包括虚拟演播室控制窗口、背景控制窗口、特技 控制窗口、已有素材播放控制窗口、字幕控制窗口、调音台控制窗口、软切换台控制窗 □。
8. —种使用权利要求1所述的系统的多功能一体化演播方法，其特征在于所述方法的 步骤如下采集图像和声音的步骤如果外来视音频信号源是摄像机则用于摄像机将景物转变为电子图像信号和电子声音信号，如果外来视音频信号源是提供SDI、 1394、 HDMI及 VGA信号的设备，包括摄像机、蓝光盘录放像机、硬盘录放像机、视频服务器、卫星 接收机、磁带录放像机、非线性编辑机中的一种则直接获取视频信号以及音频信号； 格式识别的步骤如果外来视频信号源是摄像机则用于识别摄像机输出的图像信号的格式是数字的还 是模拟的，如果是数字的还要识别是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的哪一种；如果外来视频信号源是蓝光盘放像机、硬盘放像机、视频服务器中的一种，同样要 识别外来视频信号源输出的图像信号的格式是SDI、 1394、 HDMI、 VGA中的哪一种；与上述采集视音频信号源输入步骤和格式识别步骤同时进行的是从内置视频输入信 号源获取字幕、已有素材、背景及虚拟演播室场景的步骤，即字幕装置生成字幕的步 骤、从已有素材存储器获取已有素材的步骤、从背景装置中获取背景的步骤、虚拟演播 室装置生成虚拟演播室场景的步骤；字幕装置中生成字幕的步骤字幕装置中含有字幕编辑装置、字幕存储器、字幕发生器及字幕缓存，所述字幕编 辑装置首先进行字幕模板和字幕内容的制作工作，所述的字幕编辑装置与字幕存储器相 连，所述字幕装置中含有字幕发生器，所述字幕发生器从所述字幕存储器中获取制作好 的字幕模板和字幕内容进行字幕生成，所述字幕发生器与字幕缓存相连，将生成的字幕 信号送入字幕缓存中。从已有素材存储器获取已有素材的步骤已有素材播放装置中含有已有素材存储器、已有素材解码器、已有素材缓存，所述 已有素材存储器与已有素材解码器相连，所述已有素材解码器与已有素材缓存相连。所 述已有素材解码器将已有素材存储器中的已有素材进行解码，并将解码后的视频内容送 入已有素材缓存中，完成已有素材的获取。从背景装置中获取背景的步骤所述背景装置中含有背景存储器及背景缓存，所述背景缓存从背景存储器中获取背 景图片文件。虚拟演播室装置生成虚拟演播室场景的步骤所述虚拟演播室装置含有虚拟场景制作装置、虚拟场景存储、虚拟场景生成器及虚 拟场景缓存。所述的虚拟场景制作装置与虚拟场景存储相连，所述的虚拟场景存储与虚 拟场景生成器相连，所述的虚拟场景生成器与虚拟场景缓存相连。所述的虚拟场景制作 装置将制作的场景送入虚拟场景存储中，所述虚拟场景生成器从虚拟场景存储中获得该 场景并生成虚拟场景，最终送入虚拟场景缓存中。输入缓存的步骤用于将采集的视音频信号、字幕生成器生成的字幕内容、背景装 置中的背景图片内容、从已有素材解码器中获取的已有素材、虚拟场景生成器产生的虚 拟场景送入缓存并同步更新；中央处理装置进行处理的步骤用于对各路输入缓存器中的视频信号音频信号进行 选择，并叠加、合成上字幕、音响效果组成的播出图像，可以通过操作鼠标、键盘或者 触摸屏显示器的Direct Touch的方式在各路视频信号之间进行切换，切换的过程允许使用特技效果切换，所述特技效果是淡入淡出、划像、画中画、三维特技切换效果，或进行虚拟背景处理，以及HD/SD转换；输出缓存的步骤用于将各路输入的视频信号和音频信号，以及编辑完成的视频信 号、音频信号进入缓存并同步更新；从输出缓存输出的视频音频信号分为四路；第一路分割图像的步骤用于将多路输入视频信号和输出视频信号集中在一个画 面中并分割画面分配各路视频信号在画面中的位置；显示的步骤大屏幕显示器和触摸屏显示器中利用分割的图像显示各路输入视频信 号、音频信号和输出视频信号和输出音频信号，以及各个控制装置的控制窗口，包括 虚拟演播室控制按钮及展开后的控制窗口 、背景装置的控制按钮及展开后的控制窗口 、 已有素材播放装置的控制按钮及展开后的控制窗口、特技装置控制按钮及展开后的控制 窗口、字幕装置控制按钮及展开后的控制窗口、调音台装置控制按钮及展开后的控制窗 口、软切换台控制装置的控制窗口，同时在整个显示区域中监看各个控制装置的控制操 作；反馈命令的步骤通过操作鼠标、键盘或触摸屏显示器的Direct Touch的方式进行控 制操作，从而实现对整个演播过程的控制；其中Direct Touch的方式中首先由触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应 装置识别出相应的控制操作所对应的操作方式，如拖动、点击、释放等。然后触摸屏根 据对应的区域及位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控制指令及其相关功 能，如对信号切换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播放、虚拟演播室设 置、背景设置等操作。从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控制。第二路播出信号编码的步骤用于对播出信号进行编码，形成节目文件；播出信号编码文件储存的步骤将播出信号编码后形成的节目文件存储在存储器中；第三路播出信号流媒体处理的步骤在存储节目文件的同时对输出缓存中的节目 进行流媒体编码处理；播出节目流媒体文件进入网络的步骤将经流媒体编码处理的流媒体节目文件输出 至计算机网络；第四路播出信号输出的步骤用于将输出缓存中的输出视频信号和音频信号通过 输出电路送入电视网播出。与上述中心处理装置处理的步骤和输出缓存及播出步骤同时进行的是对外来信号 进行录制，本步骤包括外来信号编码的步骤和外来信号编码文件储存的步骤外来信号编码的步骤所述视频采集缓存、调音台装置与采集录制编码器相连，用 于完成外来信号的视频内容和音频内容编码形成外来信号编码文件。外来信号编码文件储存的步骤所述采集录制编码器与存储器相连，将外来信号编 码后生成的文件送入存储器中，完成针对外来信号的录制。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的触摸屏显示器的Direct Touch的方式进行控制操作的子步骤如下识别人手在触摸屏显示器的触摸屏上的位置，以确定触摸屏相应区域及位置所对应的功能；触摸屏获取到相应的控制操作，并通过触摸屏感应装置识别出相应的控制操作所对应的操作方式，如拖动、点击、释放；触摸屏根据对应的区域及位置所受到的操作方式调用该区域或位置所对应的控制指 令及其相关功能，如对信号切换、特技叠加、调音台控制、字幕叠加、已有素材播放、 虚拟演播室设置、背景设置等操作，从而实现触摸屏显示器对整个演播过程的控制。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述触摸屏显示器的Direct Touch的方式在各路视频信号之间进行切换的子步骤如下识别人手在触摸屏显示器的触摸屏上的位置，以确定哪一路视频信号被选中； 在被选中的视频信号的回显窗口域上加绿框，以显示该路视频信号被选中； 识别人手在触摸屏显示器上的滑动，以确定是否将选中的视频信号拖至准备播出区，如果人手在准备播出区释放则确认将选中的视频信号放置在准备播出区，并将该路视频信号切换至准备播出区；选择切换特技的类型淡入淡出、划像、画中画、三维特技类型； 使用选中的特技类型将准备播出区的视频图像与正在播出区的视频图像进行切换的过程包括如下分步骤将输入缓存中的准备播出区的视频图像拷贝到输出缓存中；将输入缓存中的准备播出区的视频图像和输出缓存中的正在播出区的视频图像叠加运算处理后，拷贝到输出缓存中，叠加运算可以是淡入淡出、划像、画中画、三维中的 一种；将输入缓存中的正在播出区的视频图像拷贝到输出缓存中，从而完成准备播出区的 视频图像至正在播出区的视频图像的切换。
全文摘要
本发明涉及一种多功能一体化演播室系统和演播方法。本发明包括一台与外来视频信号源和外来音频信号源连接的带有鼠标和键盘的计算机，计算机中设置有多路视频输入电路，多路视频采集缓存，多路采集录制编码器，存储器，调音台装置，内置视频输入信号源，虚拟演播室装置，计算机还设置有与触摸屏显示器和外置切换台以及所述鼠标、键盘连接的控制操作解析单元、中央处理装置与输出缓存、多画面分割和屏幕信号转换器。本发明将传统演播室中的切换台、调音台、录机、放机、字幕机、编辑、播出、虚拟演播室、TALLY系统、电视墙等系统设备都进行软件模块化，并将这些模块进行无缝集成。
文档编号H04N5/222GK101692693SQ20091030793
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者付海昆, 史鹏程, 姚威, 张海云, 王东, 蒋重涛, 陈琦, 骆健, 骆萧萧 申请人:北京中科大洋科技发展股份有限公司