贵州论文发表视频切换台仿真操作系统的实现

　　在电视节目的制作过程中，我们经常会看到一些视频切换的镜头，这也是在拍摄和制作过程中用到的一个技术。视频切换台就是其中一个关键技术。本文是一篇贵州论文发表范文，主要论述了视频切换台仿真操作系统的实现。
　　摘要：视频切换台是电视节目现场制作过程中，用于视频切换的关键设备。在学生实践、学员培训等方面需要大量操作，这样就造成其投入和维护成本较高。本文在研究了Unity虚拟现实引擎的基础上，以辅助学生实践、学员培训，降低投入与维护成本为目的，从视频切换台的实际操作方式入手，开发了一套视频切换台的仿真操作系统。该系统通过对Unity中虚拟摄像机的设置与控制，实现了多路视频的显示和选择切换。

　　关键词：Unity,虚拟现实,仿真操作,切换台,交互

　　1 视频切换台仿真操作系统概述

　　视频切换台仿真操作系统是在虚拟现实的基础上，使用unity引擎开发的虚拟仿真操作系统。它将真实世界中视频切换台的多视频监视、视频选择和视频切换等功能通过三维建模、交互开发等数字化手段进行虚拟再现，供用户进行仿真操作。借助该系统，用户可以通过场景中的虚拟摄像机，及时、没有限制地观察三维空间内的事物[1]。该系统可以脱离视频切换台这一真实硬件设备而进行仿真操作，是电视节目现场制作环节与虚拟现实技术相结合进一步深入开发的产物。

　　Unity是由Unity Technologies公司开发的一款实时渲染游戏引擎，其本质上就是一些游戏开发的核心代码以及主体框架[2]，并且这些代码可以独立出来用在不同的项目之中[3]，视频切换台仿真操作系统就是基于这个引擎进行开发的。

　　2 视频切换台仿真操作系统的需求分析

　　视频切换台仿真操作系统是用于辅助学生实践教学、技能培训学员和现场切换岗位从业人员脱离真实设备进行实践操作为目的所开发的虚拟仿真系统。它以视频切换台的硬件实物为蓝本，通过虚拟现实技术，借助Unity开发引擎再现其使用环境与操作流程，通过交互设计实现虚拟操作。

　　2.1监视器窗口的分布

　　视频切换台的主要功能是在多路输入视频中选择需要输出的某一路视频与正在输出的视频进行交换。这样就需要在仿真系统的窗口中同时显示多个虚拟摄像机拍摄的画面。我们以三路视频输入为例进行窗口的排布时，需要将三路输入视频监视窗口、输出视频窗口和操作界面窗口，同时分布在仿真系统的界面中。

　　2.2 视频选取与切换功能

　　视频切换台仿真操作系统在仿真操作上包括视频的选取和视频的切换两个部分。这两部分的功能均可以使用界面按钮和键盘快捷键的交互方式来完成。当用户使用鼠标按下界面中某一路视频的选择按钮时，该路视频将被选中;当用户按下切换按钮时，选中的视频将和输出视频进行交换。如图1所示。

　　3 视频切换台仿真操作系统的功能实现

　　3.1视频监视窗口的分布

　　视频切换台的作用是将多个输入视频信号进行选择和切换，需要在仿真界面中显示输入的视频画面，这里模拟3个视频输入的情况。故仿真界面中需要同时显示5个虚拟摄像机的窗口，其中3个是输入视频的监视窗口，1个是输出视频的监视窗口，1个是视频切换台主要操作界面窗口。它们使用Unity中虚拟摄像机的视窗大小和深度来实现。这5个窗口的设置完成后的显示效果如图2所示。

　　3.2 输入视频的选择

　　输入视频的选择是视频切换前的准备工作，它所选中的视频将和正在输出的视频进行交换而变为输出视频。在功能实现上，当用户按下B总线中某一路输入视频选择按键后，使用一个未处于激活状态的虚拟摄像机(Camera A)跳转到拍摄该路视频的摄像机(Camera B)处，并使其(Camera A)位置、角度、视场角、清除标记等属性的值与后者(Camera B)保持一致。其核心程序如图3所示。

　　3.3视频的切换

　　视频的切换分为直接切换和过渡切换。直接切换时直接按下A总线中的输入视频选择按钮，则在输出窗口中直接显示该路画面，使用的方法与在B总线上选择输入视频相同，只不过是负责输出的虚拟摄像机跳转到选中视频的虚拟摄像机处。

　　过渡切换是指在视频切换过程中会添加某种过渡效果，这需要负责输出的虚拟摄像机逐渐向选中视频的虚拟摄像机过渡，需要使用位移和角度的逐渐变化来实现。其核心代码如图4所示。

　　4 结语

　　在应用领域中，虚拟现实技术使众多传统行业和产业发生了革命性的改变[4]。视频切换台仿真操作系统就是其中之一，它基于Unity平台开发，将电视节目现场制作环节中的核心设备操作方法与虚拟现实技术相结合，让用户的操作不受时间和场地的限制，对快速掌握视频切换台的使用方法和降低设备投入与维护成本等方面起到了积极的促进作用。

　　参考文献：

　　[1] 李伟.虚拟现实技术在道路交通领域中的应用探讨[J].交通科技与经济，2004，24：4-5.

　　[2] Gregory J， Lander J， Whiting M. Game engine architecture AK Peters， 2009.

　　[3] Lewis M， Jacobson J. Game Engines. Communications of the ACM， 2002， 45(1)：27.

　　[4] Peter Rander. Virtualized Reality： Constructing Time-Varying Virtual Worlds from. USA： AcadeAnc Press Inc， 2001， 67-71.
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