虚拟演播室系统设备的分析与比较

2、CPU和操作系统

     现阶段，PC的CPU大多是32位的CPU，采用CISC指令集执行命令，PC采用Windows操作系统将CPU的95%的处理能力放在GUI的运行和对子系统传递控制信息之上。而O2采用64位的CPU，尽管主频慢，但采用RISC算法执行命令，可以同时执行4条命令，所以主频相当于PC的4倍，而且有专用的Mips芯片执行浮点运算，用于多媒体、图形图像的实时处理。此外，O2的CPU承认全部类型数据，使它具有灵活的运算能力。而PC的CPU没有这种能力。

    通过对PC和O2的内部机制分析，具体到采用PC的虚拟演播室系统和采用SGI O2的 IBIS虚拟演播室系统的比较，有以下几点：

1、 图形运算：

     PC将图形卡置于PCI总线上，图形卡上依靠专用的不可以扩展的图形处理、显示内存进行图形处理，当图形运算量超过图形卡的内存时，只能以牺牲图形质量来完成运算，而且可能发生系统死机。而O2由于将图形卡的功能置于主板上，又是一体化存储结构，对图形处理所需的内存自动优化配置，可以避免系统死机现象的发生。

2、 图形质量：

     PC对图像处理时，对图形边缘必须作反锯齿效果，占用有限的系统资源，从而使图形质量下降。PC的图形分辨率一般为512*512像素，虚拟场景设置的颜色最多为24位真彩色。而O2可以进行实时图像处理，不会占用系统资源，图形视频指标不会下降。且图形分辨率高达4096*4096像素。虚拟场景设置的颜色可达全32位真彩色。在IBIS系统的实际应用中，一般由SGI图形工作站制作高质量场景图像，再导入给O2的虚拟演播室应用软件使用。以具有Vpro图形系统的SGI的图形工作站为例。每个彩色分量通路处理信号的精度最高为12bit。较高的分辨率，加上透视校正的彩色和纹理。意味着更高的透视精度，对具有透明度的形体有更好的色彩交融，具有三维纹理的更高质量的体视化。SGI独有的Vpro图形系统包含的单个芯片执行Open GL的功能，几何图形加速流水线以及专业水平的纹理映射功能，保证向O2提供高质量的背景图像，而O2工作站的标准32位双缓冲图像显示、硬件OpenGL图形子系统和对纹理映射及Z缓冲的硬件支持，可以尽量保证SGI图形工作站提供的原始大型高分辨率背景图像信号质量。而PC由于硬件处理能力不足，很难支持这种高质量的原始背景图像。

3、 活动视频输入：

     PC最多支持一路活动视频，而且是将活动视频在图形卡内存上帖图的方式来实现的。需要缓存的支持，占用系统资源。而IBIS支持两路512*512全视频分辨率活动视频，且都在内存中实现。

     另外，在视频窗口DVE效果上，PC在视频窗口作特效时明显视频指标下降，而IBIS系统不会出现这种问题，且视频窗口能做淡入淡出、划像、柔化边缘、阴影效果等特效。在延时上，PC虚拟演播室系统的视频延时有3帧或更多的延时，而IBIS系统只有2帧延时。在用户界面上，PC的操作要在多个视频窗口中切换，而IBIS系统标准的用户界面均在一个窗口中，非常容易操作及维护，一个操作员就能控制工作站中的几台不同的摄像机。在制作上，PC不能读取几个场景及容易地变换场景，而IBIS系统能够读取多个场景文件并且非常容易地相互快速转换。在摄像机位置校准上，IBIS系统也比PC系统要迅速，节省很多时间。

    综上所述，作为虚拟演播室系统的主机，IBIS虚拟演播室系统采用的SGI公司O2图形工作站强于目前大多数国内公司采用的NT基PC。此外，SGI公司还有Onyx超级图形工作站，由于Onyx模块化的扩充方式可以使系统带宽随CPU的数量而增加，与此同时内存访问延时大大降低。使用Onyx用户可以通过硬件支持的剪切贴图，纹理分页处理，体积模型渲染以及在高分辨率模式下全屏反走样处理等功能来实现实时渲染和交互应用，所以可以用于实时处理三维图形、图像和视频数据。Onyx通常用于三维虚拟演播室系统，这里就不再详细阐述。

二、摄像机跟踪部分

     对于摄像机跟踪部分的设备考虑，主要在于使用图案辨识技术还是采用机械跟踪技术。两者都是通过摄像机跟踪器把真实演员及物体与摄像机之间的位置及透视信息送给图形计算机，然后以摄像机的镜头产生虚拟环境，把真实演员与虚拟场景匹配起来。以IBIS系统为例，它采用的是机械跟踪，而一些厂家采用图案辨识。对二者的分析如下：

（1）图案辨识

     图案辨识是将一个精确的网格图案以两种不同的蓝色形状绘制于蓝背景上。通过摄像机识别这种图案并与计算机跟踪软件及硬件预先确定的模型进行对比，以确定物体与虚拟场景的透视关系及距离。

     图案辨识的优势在于无需镜头校准；同一个跟踪器可同时用于一个