虛擬演播室系統(tǒng)是以視頻流的軟件圖像處理為主，軟硬件結合，涉及電子、機械、計算機、圖像處理、光學、控制算法等眾多領域的一種復雜系統(tǒng)，有很多硬件設備可以選用，也有很多設計方案可以采納，不同的設計方案會出現不同的效果，因此如何選用一種最為經濟實用、高效、功能強大、被用戶接受的方案是設計者的首要任務。
研發(fā)團隊憑借著開發(fā)廣電行業(yè)數字化視頻產品的豐富經驗和對圖像處理多年的技術積累，再加上對數字化虛擬演播室系統(tǒng)的長達近九年的持續(xù)不斷的開發(fā)研究，所研制的D-BOX系列真三維虛擬演播室
系統(tǒng)是目前世界上渲染能力最強的虛擬演播室，是國內首家具有廣播級圖像輸出的真三維虛擬演播室。系統(tǒng)具有三維空間、三維模型和三維跟蹤，廣播級圖像輸出，可同時實時渲染數十萬個三角面片、
兩百多兆紋理貼圖、八盞全部類型的燈光及指數型光照模型、多路活動視頻，因此可以實現大場景、精細化、色彩豐富、任意組合的虛擬光效及特技效果的虛擬場景，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，建模人員可以無所
顧及的以任意復雜度逼真建模。系統(tǒng)的功能極為強大，四視圖軌跡編輯，基于時軌的播出控制，任意虛擬物體、虛擬燈光、特技效果均可按場頻進行任意運動、旋轉和縮放，而且它們的屬性也都可以實
時調整。系統(tǒng)具有世界上最好的跟蹤系統(tǒng)，具有瞬間初始化定位，無需任何測量、穩(wěn)定好、抗干擾能力強、精度高、頻響快等特點。
數字化三維虛擬演播室系統(tǒng)需要研究與開發(fā)的內容主要包括：
1、 系統(tǒng)總體設計方案的確定
系統(tǒng)總體方案的設計包括多個方面：
（1）系統(tǒng)總體結構圖的設計。對于每種產品，系統(tǒng)的總體結構圖都有多個方案可以采納，每種方案都有各自的特點，有的方案僅能實現部分功能，有的方案需要高昂的系統(tǒng)硬件成本，因此，結合實際需求，選取性能/價格比最高的總體結構圖是整個系統(tǒng)搭建的基礎。設計過程中還要充分考慮系統(tǒng)的便于升級的特點。
（2）系統(tǒng)總體硬件的搭配選取。基于系統(tǒng)的總體結構圖選取相對應的硬件設備，應考慮硬件的功能特點、成本、適用范圍等，使得系統(tǒng)的內部硬件傳輸圖像信號無損，對外接口具有良好的兼容性，考慮同各種模擬、數字標清、數字高清以及制式等視頻的兼容性。
（3）系統(tǒng)總控界面的設計及同各部分的控制接口。系統(tǒng)包含多種硬件設備，其中很多都是需要軟件控制的。我們采用CS結構設計，使得系統(tǒng)的總體控制全部集中在控制機上，因此控制機界面非常復雜，需要根據系統(tǒng)的操作流程和用戶習慣對界面進行分層布局設計，讓界面顯得功能強大、層次清晰又便于操作。同時設計控制機和其它設備的遠程控制，根據對實時性、穩(wěn)定性等不同要求設計傳輸的方式、優(yōu)先等級。
（4）系統(tǒng)的總體加工工藝流程設計。系統(tǒng)有很多硬件部分需要加工生產，因此需要考慮機械設計的精度、成本、工藝的合理性等眾多因素。
2、 系統(tǒng)的各個功能模塊的研究開發(fā)
（1）素材庫模塊。素材庫模塊開發(fā)要考慮整個系統(tǒng)的共性，分層開發(fā)，便于管理和檢索，區(qū)分對三維模型和紋理的管理，能夠讀去盡可能多通用模型、動畫文件及各種特效模式。
（2）編輯模塊。采用通用四視圖模塊以便于對三維虛擬物體的運動軌跡、運動屬性、關鍵幀、出點/入點等特性進行編輯。
（3）播出模塊。采用非編系統(tǒng)流行的基于時軌編輯播出的模式，在時間線上可以添加、刪除、拖動、合并各種事件，可以編輯事件的播出屬性及播出模式。
（4）跟蹤模塊。采集攝像機的平移、旋轉和變焦全部的七個參數，要求高精度、高速度采集，并完成瞬間初始化定位。
（5）外設備控制模塊。由主控機通過網線或串口控制切換器、色鍵器、數據采集卡、分頻器等外部設備，需要考慮各模塊的優(yōu)先級、實時性和同步性等特點。
（6）色鍵器模塊。通過調節(jié)色鍵器的參數完成系統(tǒng)的摳像和合成效果以及真實物體和虛擬物體的穿越遮擋。
（7）三維渲染模塊?；贠penGL和Direct3D開發(fā)自主產權的三維渲染引擎，從而可以根據實際需求有選擇的突出某些功能特點，同時結合顯卡的特性，采用顯卡編程技術，實現更復雜、更新穎的三維特技。
（8）三維特技模塊?；谌S引擎技術，采用粒子系統(tǒng)和三維特效技術，在場景中可以加入豐富的三維特效，并能夠采用所見即所得的方式實時編輯、調節(jié)三維特效的播放屬性和運動軌跡。
3、 系統(tǒng)功能模塊的時序圖及優(yōu)先級排列。
數字化虛擬演播室系統(tǒng)的一個突出特點為視頻圖像實時生成，通常用作電視節(jié)目的實時生成，這就要求系統(tǒng)全部的功能特點都是以場頻為單位的，在一場（20ms）的時間內系統(tǒng)必須完成諸如外設控制、跟蹤采集、攝像機定位、外視頻采集以及虛擬物體、虛擬場景、虛擬燈光、三維特技、虛擬大屏幕的三維圖像渲染等全部功能，對實時性要求很高。因此，需要對全部功能模塊的執(zhí)行時間、執(zhí)行順序、優(yōu)先等級進行嚴格分析，精確排序，并采用多線程、多進程、指定CPU渲染、開設緩沖區(qū)、設定線程優(yōu)先級等方法進行處理。
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