三维渲染引擎技术和市场调研报告.doc

三维渲染引擎技术与市场三维渲染引擎技术与市场 调研报告调研报告 广东威创视讯科技股份有限公司广东威创视讯科技股份有限公司 研发中心研究院研发中心研究院 二零一二年二月二零一二年二月 1 目目 录录 第一章第一章 三维渲染引擎和三维相关产业基本概述三维渲染引擎和三维相关产业基本概述3 第一节第一节 三维渲染引擎介绍三维渲染引擎介绍 3 3 第二节第二节 三维渲染引擎应用三维渲染引擎应用 4 4 第三节第三节 三维渲染引擎发展三维渲染引擎发展 4 4 二、三维市场发展环境分析二、三维市场发展环境分析6 第一节第一节 宏观分析宏观分析 6 6 第二节第二节 行业政策分析行业政策分析 8 8 第三节第三节 社会和产业环境分析社会和产业环境分析 8 8 三、三维渲染引擎应用技术分析三、三维渲染引擎应用技术分析10 （一）广播电视行业案例（一）广播电视行业案例 1010 （二）数据可视化案例（二）数据可视化案例 1414 （三）核心技术（三）核心技术 2727 （四）图文包装系统（四）图文包装系统 3030 （五）市场调研情况（五）市场调研情况 3434 （六）（六）E ES STUDIOTUDIO引擎技术评估报告引擎技术评估报告 3737 （七）（七）U UNIGINENIGINE引擎技术评估报告引擎技术评估报告 3737 四、市场分析四、市场分析37 五、环境分析五、环境分析37 （一）外部一般环境（一）外部一般环境（PESTPEST）分析）分析 3737 （二）（二） 项目的内部项目的内部 SWOTSWOT 分析分析 3737 （三）市场发展策略（三）市场发展策略 3838 六、风险与对策六、风险与对策38 2 （一）市场风险（一）市场风险 3838 （二）创新风险（二）创新风险 3838 （三）管理风险（三）管理风险 3838 （四）技术风险（四）技术风险 3838 3 第第一章一章 三维渲染引擎和三维相关产业基本概述三维渲染引擎和三维相关产业基本概述 第一节 三维渲染引擎介绍 随着计算机软、硬件突飞猛进的发展，计算机图形学在各个行 业的应用也得到迅速普及和深入。目前，计算机图形学己进入三维 时代，三维图形在人们周围无所不在。科学计算可视化、计算机动 画和虚拟现实已经成为近年来计算机图形学的三大主要应用，而这 三大主要应用的技术核心均为三维图形。 由于三维图形涉及到许多算法和专业知识，要快速的开发三维 应用程序是有一定困难的。当前在计算机上编写三维图形应用一般 使用底层的 OpenGL 或 DirectX 接口，虽然 OpenGL 或 DirectX 在三 维真实感图形制作中具有许多优秀的性能，但是在系统开发中直接 调用这些底层接口，仍存在一些缺点： 1、都是非面向对象的，设计场景和操作场景中的对象比较困难。 2、主要使用基层图元，在显示比较复杂的场景时编写程序相对 困难。 3、没有与建模工具很好的结合。 4、缺乏对一些十分重要的关键技术如 LOD(Level of Detail)、 动态裁剪等的支持。 4 基于以上情况，应用程序开发人员非常需要一个封装了硬件操 作和图形算法、简单易用、功能丰富的可扩展三维图形开发环境， 这个环境被称作三维图形渲染引擎。 引擎，是借用机器工业的术语， 以表明其在整个系统中的核心地位。三维引擎需要解决场景构造、 对象处理、场景渲染、事件处理、碰撞检测等一系列应用层问题。 第二节 三维渲染引擎应用 三维渲染引擎的应用主要有： 3D 游戏开发 广播电视图文包装，虚拟演播室 影视动画制作，特效特技 制造零部件，系统建模 建筑建模可视化 数据可视化，医疗卫生， 监测监控，气象，石油，水利电力 展馆展会，数字城市，虚拟场馆 仿真 虚拟现实 第三节 三维渲染引擎发展 三维渲染引擎是三维应用的核心，国内许多企业和科研单位都 对三维渲染引擎进行了研发投入，并作为自身的核心技术。 5 在广播电视行业，电视图文产品最重要的技术发展趋势就是基 于图形图像处理的二维平面制作技术和实时三维渲染技术的有效融 合和发展。比如，目前图文、字幕系统和虚拟演播室系统的底层技 术正在逐步融合，上层应用也在逐步融合，三维图文实时处理正逐 步成为市场的主流，三维渲染技术创造的丰富逼真的动态三维效果 已经成为新一代图文系统的核心和亮点。而这些应用的关键技术就 是三维渲染引擎，它是图形图像处理的核心和基础，能够为三维虚 拟场景、三维图文应用提供强劲的实时渲染动力，可以充分发挥高 端图形加速卡 GPU 可编程渲染管线特性，渲染能力可以得到质的提 升和飞跃。 根据对市场的细致考察和分析，自 2005 年起，新奥特视频公司 意识到有必要利用 GPU 高级编程语言开发自己的三维渲染引擎，以 便使产品能够紧跟目前 GPU 图形加速卡的发展，为图形、图像的渲 染提供全面的加速，更加满足图形渲染质量以及用户的审美要求。 需求就是动力，在明确了产品规划目标后，经过两年多的艰苦努力， 新奥特成功的完成并且推出了完全自主知识产权的 Mariana 三维渲 染引擎，并在此基础上构建了系列高标清三维图文制播系统： Mariana.VS 虚拟演播室系统和 Mariana.5D 在线图文包装系统，实 现了新奥特在图文核心技术方面的突破。 其他的广电厂商，如中科 大洋和艾迪普也都拥有自身的三维渲染引擎，从而在渲染引擎的基 6 础上不断改进和研发新的图文系统。 7 二、三维市场发展环境分析二、三维市场发展环境分析 第一节 宏观分析 “十一五”时期，我国电子信息制造大国的地位进一步巩固， 总体实力跃上新台阶，但产业发展的深层次问题和结构性矛盾仍然 突出，主要表现为：关键核心技术受制于人，产业总体上仍处于价 值链中低端，代工制造和加工贸易所占比重较高，研发投入强度与 发达国家相比尚有差距，资源配置较为分散，产业政策环境亟待完 善，内需带动机制尚未健全。这些问题和矛盾制约了我国电子信息 制造业由大变强，需要在“十二五”时期着力解决。 在十二五期间，国家电子信息产业“十二五”规划纲要提出的 指导思想和发展思路为：深入贯彻落实科学发展观，以转型升级为 主线，坚持创新引领、应用驱动、融合发展。突破重点领域核心关 键技术，夯实产业发展基础，深化信息技术应用，推动军民结合， 统筹内外需市场，优化产业布局，着力提升产业核心竞争力，持续 引导产业向价值链高端延伸，推动产业由大变强，为加快工业转型 升级及国民经济和社会信息化建设提供有力支撑。 以转型升级为主线。 以创新引领为根本动力。 以应用驱动为关键支撑。 以融合发展为重要途径。 发展目标为： 8 结构目标：“十二五”期间，我国规模以上电子信息制造业销 售收入年均增速保持在 10%左右，2015 年超过 10 万亿元； 创新目标：百强企业研发投入占销售收入比重超过 5%；信息技 术领域发明专利申请累计总量达到 130 万件左右； 主要任务与发展重点： 计算机领域： 把握移动互联网发展趋势，大力发展具备轻薄便携、低功耗、 触控、高清与三维（3D）显示等特点的笔记本计算机、平板计算机 等移动智能终端，以及大屏幕、触摸型一体式等新型计算机； 积极开展工业控制计算机软硬件基础平台和安全性、可靠性技 术等研究，提升我国工控产品及系统竞争力，在过程控制、安全生 产、节能降耗、环境监控、智能交通、智能建筑、智能电网等领域 推动工控产品及系统的应用。 数字视听领域： 加快推动 3D 技术的研发及应用，提升核心技术掌控能力。 加快发展 3D 电视、互联网电视、智能电视等新型产品，不断提 升产品附加值。 支持智能化、网络化视频监控设备及应用系统的研发与应用； 支持数字电视演播室设备、发射设备、传输设备、接收设备发 展，鼓励发展高密度激光视盘机、数字音响系统、数字电影设备， 推动视听产业向数字化、网络化、智能化和节能环保方向发展。 新型显示器件领域： 9 积极研发触摸屏、三维显示等新技术新产品，促进其产业化。 重点高清晰度技术（三维、动态清晰度、超高清晰度）以及超 薄技术，提高 PDP 产品性能。开展三维显示新技术研发和产业化。 第二节 行业政策分析 国家为保障信息产业十二五规划顺利实现，制定了相关的政策 和法规。 健全产业政策法规体系，完善产业发展环境。贯彻落实国务 院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定 （国发201032 号） ， 围绕新一代信息技术产业重点领域，制定相关配套政策措施。 提高财政资金使用效率，增强产业创新能力。加大技术改造专 项资金投入，对核心关键领域重大项目给予重点支持。 引导产业有序转移，促进区域协调发展。推动企业兼并重组， 优化产业组织结构。实施知识产权战略和标准战略，提升产业竞争 优势。加强创新人才引进和培养，加快专业人才队伍建设。 第三节 社会和产业环境分析 随着人们生活水平和收入水平的不断提高， 3D 技术和 3D 体验 越来越走近普通大众生活。 3D 电影成为 2011 年电影市场中的主流，在观众口碑和票房上 均取得了不错的成绩。 3D 立体影像产业联盟成立，为了推动 3D 立体影像产业，在中 10 国电子视像行业协会下设立中国立体视像产业联盟（China 3D Industry Association） ，推动中国大陆 3D 立体影像产业发展之相 关事务；为 3D 立体影像产业链相关技术、产品、系统、解决方案、 营运与服务开发研究，促进应用、标准化、产业化等工作之非营利 性联盟，目前联盟家数有 50 多家。 为了发展中国 3D 立体影像产业， 积极的主办各项国际展览与会议，2011 年将进入第六届中国国际 3D 立体视像论坛暨展览会；也跟中国台湾地区 3DIDA 协会做密切的交 流。 3D 电视频道试播，2012 年元旦，由国家广电总局牵头，中央电 视台、北京电视台、上海广播电视台、天津广播电视台、江苏广播 电视总台和深圳广播电视集团等 6 家电视播出机构联合开办的国内 首个 3D 电视频道开始试播。新奥特的 3D 图文产品参与了以上 6 家 电视台的 3D 图文制作和播出。 液晶显示器继续是 3D 电视市场中的主导技术，2011 年占 3D 电 视销量的 83%。而等离子技术所占份额则小得多。但是，3D 在等离 子电视中的占有率较高，等离子电视厂商希望这种热门技术能够帮 助减缓等离子市场的下滑速度。 3D 电视占全球平板电视市场的份额将在未来几年继续上升， 2011 年份额将从去年的 2%跳增至 11%，2012 年将达到 22%。到 2015 年，3D 电视将占平板电视出货量的 52%。 2011 年最受欢迎的 3D 电视尺寸是 40-41 英寸，约占 330 万台； 11 其次是 55-59 英寸，出货量将达 290 万台；45-46 英寸为 270 万台。 三、三维渲染引擎应用技术分析三、三维渲染引擎应用技术分析 （一）广播电视行业案例 韩国韩国 SBSSBS 电视台：电视台：SBS 是韩国最大的广播公司，选择了 Barco 的视 频墙作为演播室背景,搭建了 11 x2 的系统。其图文系统采用 Vizrt 开发的图文系统。 12 挪威广播公司新闻和天气频道挪威广播公司新闻和天气频道：采用 Barco 视频投影墙系统，交互 式动态三维图文。 13 KBSKBS & & MBCMBC 电视台韩国大选直播电视台韩国大选直播：韩国大选直播，采用 Barco 视频 投影墙系统，实时数据显示，统计三维图文，用于专访系列节目。 14 其它案例还包括：其它案例还包括： 韩国韩国 jTBCjTBC 电视台：电视台：采用 Barco 5x2，3x2 视频背景墙。 韩国韩国 MBNMBN 新闻频道：新闻频道：采用 Barco 6x2，2x2 视频背景墙。 西班牙访谈节目：西班牙访谈节目：采用 Barco 视频投影墙系统，动态三维图文。 爱尔兰爱尔兰 RTRT 电视台新闻频道电视台新闻频道：采用 Barco 视频投影墙系统，动态三 维图文。 美国美国 AcademyAcademy 颁奖典礼背景墙颁奖典礼背景墙：采用 Barco 视频投影墙系统，动态 三维图文。 CNN-IBNCNN-IBN 新闻台新闻台：采用 Barco 视频投影墙系统，现场连线，动态三 维图文。 葡萄牙葡萄牙 RTPRTP 电视台新闻频道：电视台新闻频道：采用 Barco 视频投影墙系统，动态三 维图文显示。 15 比利时比利时 VTMVTM 电视台新闻频道电视台新闻频道：采用 Barco 视频投影墙系统，动态三 维图文显示。 黑龙江卫视新闻频道：黑龙江卫视新闻频道：采用 Barco 视频背景墙系统，新奥特三维图 文包装系统。 中央电视台中央电视台：新闻频道采用 Barco 视频背景墙系统，Vizrt 三维图 文包装系统。 （二）数据可视化案例 中国海洋石油三维可视化中心：中国海洋石油三维可视化中心：中国海洋石油总公司，是中国第三 大国家石油公司，在渤海油田建立了国际一流的三维可视化研究中 心，采用 Barco 拼接墙。科研人员利用三维可视化系统工具对前端 采集的大量现场数据进行可视化分析，在高度沉浸感的环境中，研 究人员对数据体和属性直观地进行操作，能极大地提高决策工作的 效率，节省勘探成本和时间，提高企业竞争力。 16 17 18 韩国韩国 WingshipWingship 研发中心研发中心：Wingship Technology Corp. 是一家由韩 19 国政府投资的科技公司，主要从事地效飞机的研发和销售。地效飞 机是一种兼有大型海洋运输船只和航空母舰特点的水上运输工具。 Wingship Technology Corp 选择了巴可的可视化解决方案来支持其 研究开发活动。 20 法国法国 CLARTECLARTE 虚拟现实立方虚拟现实立方：CLARTE 是法国 Laval 的技术研究中心。 它主要为技术工程，工业生产和公司提供虚拟现实解决方案。 CLARTE 主要从事三个领域方面的研究: 计算机图形学, 人机交互和 多处理器实时计算。CLARTE 采用了 Barco 的 I-Space 沉浸式虚拟现 实 cube 作为其研究的可视化解决方案。 上海海事大学立体上海海事大学立体 360360船舶训练中心：船舶训练中心：上海海事大学是中国最著名 的海事大学之一。为了更好地推动海洋建模和模拟方面的研究，上 海海事大学采用巴可的可视化方案建立了海事训练中心。 21 马来西亚壳牌石油虚拟现实中心马来西亚壳牌石油虚拟现实中心：石油天然气世界巨头壳牌公司需 要建立全球的可视化解决方案使他们能以高分辨率，3D 立体的方式 22 对大量的地理数据和地球物理信息进行可视化。他们选择了巴可的 可视化方案。 23 24 其它案例还包括： 德意志股票交易所德意志股票交易所：经营数据可视化，采用 Barco 拼接墙，实现在 线图文显示。 美国美国 ToledoToledo 大学医学院虚拟现实中心大学医学院虚拟现实中心：美国 Toledo 大学医学院采 用巴可 I-Space 和 CADWall 作为虚拟沉浸式虚拟现实中心的可视化 解决方案来培养医师和护理人员。 巴西科学计算和可视化实验室巴西科学计算和可视化实验室：Alagoas Federal 大学是巴西东北 部地区主要的研究中心， 为了更好地解决工程问题, Alagoas Federal 大学建立了科学计算和可视化实验室对工程问题和物理问 题进行数值仿真和可视化研究。经过研究和比较，Alagoas Federal 大学采用了巴可的可视化解决方案。 韩国国家科技博物馆韩国国家科技博物馆：韩国国家科技博物馆位于果川市，是韩国最 著名的博物馆之一。 这座博物馆于 2008 年正式投入使用，是全新 一代概念的科技博物馆。 参观者可以以一种沉浸式和交互式的方式 触摸和感觉展出的虚拟物体。博物馆采用了巴可的三维可视化墙方 案。 巴西里约天文科技馆基金会巴西里约天文科技馆基金会：作为巴西里约热内卢天文科技馆基金 会成立 40 周年的庆祝活动之一，天文馆基金会重新装备了其伽利略 天文馆穹顶。 天文馆采用了巴可的三维可视化方案。 意大利意大利 AleniaAlenia AermacchiAermacchi 飞机高级仿真训练中心飞机高级仿真训练中心：意大利芬梅卡尼 卡集团下属的航空部门选择了巴可的可视化墙解决方案作为其飞机 高级仿真训练中心的可视化仿真方案。 25 德国德国 PotsdamPotsdam 大学大学 3D3D 实验室实验室：德国 Potsdam 大学在联邦政府的财 政支持下，采用巴可的三维可视化方案搭建了 3D 沉浸式可视化系统 进行地理信息方面的科学研究。 美国空军空中加油模拟训练中心美国空军空中加油模拟训练中心：CymSTAR 是一家在军事工程方面 提供领先解决方案的公司, 采用巴可的三维可视化方案为美国空军 提供了空中加油的模拟和可视化训练方案。 德国戴勒姆引擎仿真中心德国戴勒姆引擎仿真中心：Daimler AG 是世界上最著名的汽车公司 之一, 其最有名的部门就是他们的 Mercedes-Benz 汽车部门。他们 在德国斯图加特 Sindelfingen 的技术中心，采用了巴可的可视化方 案搭建了 360 度视角引擎仿真中心，是国际汽车行业中最先进的仿 真中心。 法国法国 EDFEDF：“引导能源变化趋势” 是法国 EDF 集团的箴言, 法国 EDF 集团在欧洲能源市场具有举足轻重的作用。为达到这一目标, EDF 在研发方面投入了巨大的资源。与工业集团，实验室和科研团队紧 密合作， EDF 研发部门证明高性能的可视化仿真会给科学研究生产 产生巨大的推动作用，法国 Clamart 的 EDF 实验室，采用巴可的 MegaCADWall 可视化墙，使其所有的研究数据都能实现可视化效果。 巴西圣保罗大学可视化中心巴西圣保罗大学可视化中心：巴西是深水环境海洋石油勘探开采开 拓者之一。为了更好地开展海洋石油开采研究，巴西最大的石油公 司巴西石油公司, 在研发方面投入巨大。巴西圣保罗科技大学的 Numerical Offshore Tank 可视化中心就是他们投资进行海洋石油 26 开发研究的实验室，实验室采用了巴可的可视化方案建立了 4D 可视 化系统进行仿真结果的显示。 法国法国 EssilorEssilor 国际集团沉浸式可视化中心国际集团沉浸式可视化中心：法国 ESSILOR 国际集团 是享誉世界的树脂光学镜片专业制造厂商，是世界上最大的光学产 品企业之一，在有机光学树脂设计和生产，以及树脂表面纳米化技 术领域，居国际最领先地位。早在 1997 年，Essilor 的研发部门就 利用虚拟现实技术支持产品研发，后来，他们采用巴可的可视化方 案搭建其 Personal Immersive Environment (PIE) 可视化中心， 这个方案提供了很好的沉浸感, 加快了研发过程, 帮助公司实现 “更好地看世界”的产品理念。 美国海军潜艇训练中心美国海军潜艇训练中心：美国海军采用 Barco 的可视化方案搭建了 高分辨率 360 度全景沉浸式潜艇仿真训练可视化环境。 斯伦贝谢信息斯伦贝谢信息 DairyDairy AshfordAshford 可视化中心可视化中心：斯伦贝谢是世界上最大 的石油和天然气工业服务提供商。在技术方面，斯伦贝谢信息解决 方案 Schlumberger Information Solutions (SIS), 专门提供油气 企业开产和生产相关的软件服务。其位于美国休斯敦的 South Dairy Ashford 中心，采用巴可的可视化解决方案来改进协作和交 互。 英国英国 LairdsideLairdside 海事训练中心海事训练中心：英国 Lairdside 海事训练中心采用 巴可的可视化方案搭建了全 360 度视场的可视化中心进行海员，船 员和港口操作的培训平台。 奥地利沉浸式可视化展览中心奥地利沉浸式可视化展览中心：奥地利 Ars Electronica 是一家展 27 览和文化机构，主要致力于现代科技在艺术和社会领域的应用探索。 采用巴可的三维可视化方案他们搭建了沉浸式的三维可视化展览中 心。 法国法国 DassaultDassault 超高分辨率超高分辨率 3D3D 可视化可视化：法国 Dassault Systmes 是 世界上 3D 可视化和产品生命周期管理 Product Lifecycle Management (PLM)解决方案的领导者之一。他们采用巴可的三维可 视化方案为工业设计和产品管理提供三维数据可视化。 壳牌石油壳牌石油 E&PE&P 可视化中心可视化中心：壳牌石油的开采和生产部门采用 Barco 可视化方案，连接其遍布欧洲的虚拟现实和可视化中心，实现所有 中心的数据信息共享，协作和可视化。 德国气象可视化计算中心德国气象可视化计算中心：德国气象可视化计算中心是欧洲最快的 超级计算机应用中心之一，采用巴可的可视化方案进行气象数据和 信息的可视化。 比利时比利时 SCASCA PackagingPackaging 虚拟店铺虚拟店铺：比利时 SCA Packaging 货物和商 品包装公司的虚拟店铺，采用巴可提供的三维可视化方案，能够将 商品包装后再商店销售的最终效果以可视化的方式展示在客户面前， 以更好地让客户决定包装方案。 意大利米兰大学的可视化中心意大利米兰大学的可视化中心：意大利米兰大学采用巴可的可视化 方案和三维渲染技术建立了可视化中心。 美国美国 DaytaOhioDaytaOhio 协作可视化中心协作可视化中心：美国 DaytaOhio 协作可视化中心 采用巴可的可视化解决方案进行海量数据的可视化和协作共享。 28 中国长安大学中国长安大学：长安大学位于西安, 中国汽车科学研究的重要单位 之一。采用了巴可的可视化方案建立三维汽车仿真系统进行汽车设 计，交通和路面仿真研究。 意大利意大利 NapoliNapoli 大学虚拟现实中心大学虚拟现实中心：意大利 Napoli 大学虚拟现实中 心采用巴可可视化方案，进行工业设计等虚拟现实仿真应用研究。 荷兰鹿特丹荷兰鹿特丹 ERASMUSERASMUS MCMC 可视化中心可视化中心：荷兰鹿特丹 ERASMUS MC 可视 化中心采用巴可的四面可视化立方体解决方案构建无缝的虚拟三维 可视化环境，可以现实基因族的层次结构，基因表达数据的关系网 络图和蛋白质之间的反应图的三维立体显示。 上海同济大学可视化中心上海同济大学可视化中心：上海同济大学是中国科学工程研究中心 之一。采用巴可的可视化解决方案为其城市规划和景观设计实验室 提供可视化建模仿真方案。 中国一汽汽车设计建模可视化中国一汽汽车设计建模可视化：中国一汽采用巴可的可视化解决方 案作为其汽车模型设计的可视化工具。 荷兰壳牌石油虚拟现实中心荷兰壳牌石油虚拟现实中心：采用巴可地可视化方案，采用单通道 SGI Onyx 图形工作站渲染三通道 SXGA 1280x1024 可视化图像。 西班牙西班牙 MartorelMartorel SEATSEAT 汽车可视化汽车可视化：采用巴可的 CADWall 方案，汽 车工业设计可视化。 荷兰国家航天实验室荷兰国家航天实验室：采用巴可的可视化方案，可达到水平视场 135 度，垂直视场 40 度的可视化区域。 29 （三）核心技术 从以上的实际应用案例可以看到：广电，数据可视化等各行业的应 用虽然千差万别，但从解决方案上来说，其底层的核心技术是相同 的，最终都要将数据和信息以图形化，交互式地呈现给用户，因此 都用到三维图形渲染技术，即三维渲染引擎。 三维渲染引擎是一个软件和硬件协作的系统。硬件部分为图像工作 站，软件部分为运行在硬件上的图形渲染软件，其系统结构和组成 如下图所示： 典型的硬件配置如下表所示： 30 硬件名称型号 图形工作站 HP Z800 HP Z400 图形卡 nVidia Quadro FX 5800,4800 视频卡Quadro SDI Capture 4 路高清输 入 Quadro SDI Output 2 路高清输 出 三维渲染引擎软硬件系统工作流程图示： 31 三维渲染引擎软件部分的系统结构如下图所示： （四）图文包装系统 当前广电行业实时三维渲染技术还主要应用于图文包装，各种虚拟 演播室，实景演播室等场合中。其基本原理都是利用实时三维渲染 技术制作出各种虚拟物体和特效，然后将它们无缝地嵌入到真实的 摄像机拍摄的画面中，实现各种包装效果。 图文包装，也称为图文在线包装：它是演播室实时生成的包装合成 32 过程，包装内容包括标题字幕条，人名字幕条，视频窗，滚动字幕， 图表，角标，栏目信息，节目预告等。在线包装产品可以应用于各 种不同类型的电视节目制作，新闻节目，体育节目，天气预报，财 经节目，节目预告，娱乐节目。 三维图文系统从逻辑上可以分为三部分，即制作，渲染和播控三大 块，如下图所示： 三维渲染引擎 Render Engine 三维图文数据 Scene Data 三维图文制作 Designer 渲染图形 输出 文本 纹理 材质 图像 影音 字体流媒体 光照 视角 动画 变形 特效 数据 三维图文播控Player 渲染图形 输出 保存 Save 输出 Output 输出 Output 载 入 Load 控制 Command 视频卡信号输出 Video Signal 几何体 模型 三维图文制作：这是图文用户直接操作的部分，用户将各种图文素 33 材如文本，纹理，材质，图像，声音，视频，字体，光照，视角， 实时视频流，几何体，模型等有机地组织成一个图文数据文件，并 在其中增加各种动画，变形，特效，然后保存成一个场景数据。并 根据三维渲染引擎渲染输出的图形效果进行调整，直到达到用户希 望的效果。 三维渲染引擎：这是图文系统的发动机，它载入三维图文制作的场 景数据，实时高效地渲染将场景数据渲染成图像输出。 三维图文播控：主要用于多个图文数据文件的组织和播放顺序控制， 动画，动作，事件控制，使图文按照用户希望的顺序进行渲染和输 出。 三维图文包装的硬件，软件系统工作原理图如下所示： 34 从广电行业实际应用来看，当前拼接墙的主要作用是为节目录制提 供大背景。例如，央视春晚的歌舞节目的背景画面墙，新闻节目， 35 访谈节目的背景墙，虽然目前可以通过播放事先制作，录制好的高 清视频作为背景墙图像实现舞台等特效，但是这种使用视频的背景 有以下缺点，只能应用在对控制功能要求比较简单的环境下： 1播放的视频不具备交互性，视频是一个连续的图像帧序列，不 能与人进行交互。 2播放的视频无法展现实时的信息，由于高清的视频背景都是事 先录制好的，无法进行实时连线，实时动态数据显示这样的高 级功能。 由于这些缺点的存在，使用实时三维渲染的拼接墙背景方案将会提 供潜在的解决方案。目前市场上已经有了一些针对拼接墙背景渲染 的解决方案，如下图所示： 36 （五）市场调研情况 根据开发三维图文包装系统的需求，前期主要对当前国内市场上的 情况做了调研，结果如下： 厂商图文系统报价/套提供引擎二次开发 Vizrt(挪威)OEM 价格(50,000$)每年 100 套起 不提供引擎二次开发, 提供指令可开发播控 软件 Orad(以色列)硬件 17,500$ 制作软件 40,000$ 播控软件 30,000$至 60,000$之间 不提供引擎二次开发, 提供指令可开发播控 软件 大洋60 万人民币(高标清) 不提供二次开发 新奥特30 万人民币(标清通道) 40 万人民币(高清通道) 不提供二次开发 艾迪普50 万人民币(标清) 65 万人民币(高清) 不提供二次开发 注：国内厂商的实际成交价为报价的 60%左右。 从以上情况来看，这些当前市场上图文包装产品的主流厂商，其技 术核心就是其三维渲染引擎，因此都不对外提供三维渲染引擎的二 次开发接口，用户只能在其提供的指令基础上开发播控软件，也无 法定制自己的 GUI 界面，也无法修改引擎的功能。 37 我们还在市场上筛选了其它两家提供三维渲染引擎的公司。 eStudio 图文