基于PC机及Java技术的虚拟演播室系统研究与实现

摘要

随着生活水平提高,人们对影视节目的期望值也越来越高,提高电视节目的收视率对电视节目制作工作是一种新的挑战.虚拟演播室技术应运而生,它主要综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术及仿真技术等多种技术为一体,将现场视频实时地与计算机绘制的三维场景结合在一起,制作出更精彩的电视节目.目前,国际上的虚拟演播室系统已达到了商品化程度,但这些系统基本上是基于工作站的独立系统,其价格昂贵,一般都在100-300万元左右,在中国很难普及.为此该文以与辽宁电视台数字互动频道合作项目为依托,创建了一个基于PC机及Java技术的虚拟演播室系统,使中小电视台采用虚拟演播室技术、提高节目制作水平成为可能.该文详细地介绍了基于Java3D和JMF技术的虚拟演播室系统的理论与技术;提出了基于PC机和Java技术的虚拟演播室系统的解决方案;实现了基于JMF API技术的视频格式文件(.MPG)读取,并应用多线程技术和生产者-消费者算法对离散后的视频和音频的轨道进行连续读取和控制,同时实现了对每一轨道图元进行提取有用像素和去除无用像素点集合的处理,并将处理后的视频轨道图元作为一种动态纹理添加到由计算机实时绘制的虚拟场景中;实现了基于多线程技术和键盘交互技术的虚拟演播室动态滚动字幕和静态字幕的设计;实现了基于线性插值的数学模型逼近切面圆,并用三角面片逼近法构造出具有良好光顺性和切矢量连续性的球缺及球冠等不规则几何形体,并对这些几何形体进行了相应的真实感处理;实现了基于Java3D技术的多种动画及交互式程序的开发;实现了基于Java3D的高级键盘与鼠标交互技术.虚拟演播室系统研究与实现中的创新点为:提出了基于PC机与Java,Java3D及JMF技术的虚拟演播室系统的总体设计方法及解决方案,且该方案切实可行;解决了基于Java3D及JMF技术的视频读取、处理与动态纹理控制;创建出了基于三角面片逼近及Java3D技术的具有良好光顺性与切矢量连续性的不规则三维几何形体,并进行了相关的真实感处理技术,并将这些技术应用到虚拟演播室系统中,取得了良好的效果.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1虚拟现实与增强现实的发展状况

1.1.1虚拟现实技术的基本概念

1.1.2虚拟现实技术的应用

1.1.3增强现实技术概述

1.2增强现实相关领域发展现状

1.2.1虚拟演播室技术

1.2.2基于Java技术的虚拟演播室

1.3课题的意义及研究内容

1.3.1课题的意义

1.3.2本文研究的主要内容及论文安排

2相关技术分析

2.1虚拟演播室相关技术简介

2.1.1摄像机跟踪技术

2.1.2三维虚拟场景的制作

2.1.3虚拟演播室色键合成系统

2.1.4虚实合成同步技术

2.2虚拟演播室的抠像技术与传统色键技术的区别

2.2.1虚拟演播室抠像技术简介

2.2.2抠像技术与传统色键技术的区别

2.3虚拟演播室对灯光的特殊要求

3系统总体设计

3.1系统的意义及功能简介

3.1.1系统的意义

3.1.2系统功能简介

3.2底层软件的选择及功能介绍

3.2.1 Java技术特点及功能简介

3.2.2 Java3D工作原理及功能简介

3.2.3 JMF(Java Media Framework)简介

3.2.4系统选择的支撑软件

3.3系统的设计方法及总体结构设计

3.4系统的硬件环境

4关键技术问题及解决方案

4.1JMF及媒体处理

4.1.1基于时间特性的媒体格式文件分析

4.1.2.2F技术模型

4.1.3JMF中相关类和关键方法

4.1.4视频处理的源文件类型

4.2基于Java3D的视频处理和视频动态纹理处理

4.2.1视频格式文件读取中多线程技术的应用

4.2.2视频图像中有用像素的提取

4.2.3实时视频动态纹理的实现

4.2.4在虚拟演播室中滚动字幕的实现

4.3基于Java3D的不规则曲面造型和真实感处理技术

4.3.1球缺及球冠等特殊形体的造型及透明效果处理

4.3.2坐标的三维空间变换

4.3.3回转体、变截面曲柄的三维造型及真实感处理

4.4在系统开发中实现的多媒体和交互技术

4.4.1用2D图形实现3D效果的Billboard技术的透明处理

4.4.2基于高级交互的场景中键盘导航

4.4.3 VRML、3DS及OBJ等文件的调入

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢