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本帖最后由 UNCLETOM 于 2014-2-15 15:18 编辑
此前看NFL的比赛，对那些设置的虚拟开球线感觉真心牛叉，最最觉得神奇也最想弄明白的是，无论你拉远拉近或旋转，那些线如同画在球场上，跟着摄像头变粗变细或旋转！真心佩服美帝的技术之余，后来忍不住在论坛问答区提了个问题，在论坛各高手的指点下看了不少资料，论坛真是答疑解惑的好地方啊！自己了解后，不敢独享，把相关内容转发出来，供各位参考，主要参考了WIKI百科和GOOGLE的一些搜索，不当之处请多多批评。
虚拟图像转播技术历史：
1978年，那是一个春天。有一位电视人，在屏幕上用手指画了一根线：）
此人名叫David W. Crain，他同时向CBS电视台技术中心以及ABC SPORTS提出了一个创意：在转播比赛时，是否可以在电视屏幕上标记出1ST DOWN进攻线所在的位置。CRAIN还特地申请了专利。虽然两家都觉得这个创意很好，但两家都认为技术上还不够成熟，这个创意还不能很好的实现。
随着图像视频处理技术的发展，20年后的1998年，ESPN的计算机程序员Gary Morgenstern重新提出了这个构想，于是EPSN的NFL制作人决定让这件事成真。1998年9月27日，由SPORTVISION公司首次将标识技术引入电视直播。当电视机前的观众通过ESPN收看猛虎VS乌鸦的直播比赛中，他们人生第一次在电视上看到了“1ST & 10”的进攻线.
（描线就好比把相关画面元素加入绿色的球场，让其浑然一体，以假乱真!）
几周后，1998年的感恩节10月12日，CBS的观众在收看钢人VS雄狮的比赛中，他们惊喜的看到电视上用虚拟的黄线标识出了每一档的进攻线。而这是PVI(普林斯顿视频图像技术公司)的杰作。
2002年，在转播美国圣母大学的比赛中，由SPORTSMEDIA公司带来的第三个版本的虚拟技术出现在NBC的转播中。目前的技术都是基于这个版本来发展的。
实现方式：
很显然，每个球场的轮廓和结构都不一样，所以，需要针对每一个球场建立一个虚拟的3D计算机模型。（那些没有建立3D模型的体育场是无法享用直播中无敌的虚拟标识和线的）（个人理解认为：3D建模才是实现虚拟转播技术最基本的一步！是逻辑最底层！因为这就相当于把每次比赛搬进一个数字模拟体育场中进行，所以才能随意在数字体育场中任意画线！！）
一般来说，一个赛季中，球场的结构几乎不会发生改变，所以，一个赛季只需建一次模足矣。
但每个球场模型的色系也不同，连绿色都有N种，真草或人工草坪的颜色肯定不一样，而即使同一片草坪，在晴天、阴天、下雪等不同天气下也会有不同的颜色，所以对标识还需进行赛前的色彩处理。
建模建好后，在电视转播的摄像机上装上动态感应器并与此前的3D模型进行连接，并且，最重要的是，所有摄像机的位置也将固定下来，以便于此前建好的模型完美匹配。
（个人理解认为：每台摄像机固定下来，与3D建模匹配，是最最重要的一步！是实现无论摄像机怎么随意拉远拉近或旋转，那些虚拟线跟着摄像机的视角一起变化的根本原因！如果摄像机不固定，你能画线，并不能保证移动摄像机后这些线下次还在同一位置，也不能保证线的精确性）
一场比赛需要多台摄像机的配合，但转播美足的比赛时，一般有三台主摄像机：一台与50码线平行，两台分别与两边的20码线平行。
这些与计算机图形系统连接的摄像机都设有云景遥控摄像平台并内置电子编码器，可以在比赛中让工作人员实时远端操作和监控每台摄像机，例如可以：拉远拉近，倾斜，特写，或PAN&EXTENDER.
（此图中，摄像机拉球员近景，那根蓝色的虚拟线也变得粗大）
编码器实时传送每秒30帧或更多帧数的视频到电视台的转播制作车中，然后由车中的SPORTVISION计算机系统实时处理。一般来说，每台摄像机都配有一台图像处理的计算机。这样配有额外硬件设备的摄像机被称作"Instrumented摄像机"（仪器型摄像机）。这样的系统能够保证无论摄像机是跟着球跑还是跟着人跑的，那根黄色的"1st & 10"放置在正确的位置上，不会变形也不会错位。
（Chad Ochocinco你这么调皮的去玩摄像机，你教练知道吗？）
对于NFL这样的专业比赛来说，除了主摄像机外，一般其他的一些摄像机也同样标配"Instrumented摄像机"（仪器型摄像机）用来和图形系统联合工作，这些摄像机是：
全景摄像机，也称作22人摄像机，可以用来看全景，然后是每边达阵区正上方的，称作“end-zone 摄像机”，也称作“camera 4”，4号摄像机。
另外，SKYCAM，这台通过线缆在球场上方不停移动的摄像机也会配上这个系统，也能看到虚拟黄线，但其机械装置较其他仪器型摄像机复杂很多。
图为SKYCAM摄像机的系统架构图，球场的四个角都有线缆连接，然后通过控制线缆的长度，来移动中间的SKYCAM，最快移动速度可以达到13米/秒。
相应工作人员配置：
一场直播，7台计算机和工作四人组是标配。
最少需要四台电脑和一个工作人员，三个主摄像机各配一台电脑，然后共享一台图像合成计算机，共四台计算机也能完成任务，最少一个人可以搞定操作（但两人肯定将更加从容）。一般由主操作员负责切换摄像机。
如果是经典四人工作组的话，一人在球场内负责确认比赛中1ST DOWN的码数，确保不出错（估计此人看球很辛苦，需要专注确保每次的码数不出错），一人在计算机前操作，两人进行实时通信联系。第三个人全权负责纠错和紧急情况处理。第四人负责调色和监控色彩，确保计算机中线的色彩能够清晰的呈现在屏幕上。
最近几年，出现了一个操作员可以搞定所有的摄像机的操作情况。他只需用鼠标点击一下球的位置，就能马上设立好开球线（包括LINE OF SCRIMMAGE），然后右击鼠标或点击一个菜单按钮，就能让电脑自动设置10码的目标线或自定义。假如赛场光线条件允许，此操作员可以同时监控电脑合成设置。但如果赛场光线变化频繁的话，则需要另外一个操作员来协助。
每套摄像机的编码器将位置数据传送至一个aggregator box（聚合器盒），然后此设备将这些数字信号转换成调制音频信号传送至转播卡车中相对应的计算机。这些数据再与摄像机的视频信号同步。在计算机端，摄像机的位置信息再被解调会确切的数据，然后操作员可用来在视频上设置黄线。
与此同时，虚拟技术图像处理计算机将决定用什么颜色来绘制这些线才是OK的。
最初的转播中，转播车只收集图像，还需要再传输到远端的中心计算机去处理，由中心计算机来负责解析数据，合并赛场3D模型。
最近几年，用来指示几档几码大箭头也应用到转播中来，在大箭头上还可以显示倒计时的数字。
SPORTVISION的系统甚至可以在球场嵌入视频，被称作video-in-perspective！这意味着球场上仿佛可以随意长出屏幕，可以在摄像机无论怎么拉远拉近的情况下播放视频，让电视机的观众感觉就是在球场播放的一样。
所以这项技术还可以在球场播放虚拟广告，而现场的观众是看不到的。
2011年统计表明，整个NFL转播季中，所有通过虚拟技术系统标识的1st down线的平均误差，只与实际比赛中相差1.38英寸（3.5厘米）。
（感叹：太牛叉了！3.5厘米在球场上真是沧海一粟）
目前，转播中采用了虚拟技术的电视台有 CBS, ESPN, Fox, NBC, NFL Network, RDS, TSN, and TNT.
虚拟转播技术如何纠错：以下如何处理一些转播特殊情况的方式，咱就不翻译了，感兴趣的可以一览：
The only pixels that should change are the ones that are the same color as the field, typically several shades of green. As a result, there are a few situations that are difficult. One is when the player's uniform color nearly matches that of the field (for example, the Green Bay Packers' jersey on a bright, sunny day, or for Boise, Idaho's Bronco Stadium, where the field and the home team uniform share the same blue shade). The other is when the field itself changes, like during a rain/snow storm or if the grass field becomes very muddy. In those cases, the field's color palette would need to include brown and/or white shades. The most difficult situations are when the shade of the field is constantly changing as in situations where moving clouds are shadowing the field on some spots, but not others, but continue to move across the field.The data collection and computation also requires time. The audio feed goes to an audio delay to be synchronized with the delayed video. The total delay for the viewer from the live feed ends up being about 2/3 of a second.
为了对比没有虚拟线是什么感觉，各位可以去论坛下载90年代的超级碗比赛来看看，不知你在电脑上或电视机上看没有虚拟线的老比赛，还习惯吗：）
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感谢17楼gcmy-01兄弟的补充，他结合他的学习经验分享了很多不错的内容，感谢，众人拾柴火焰高，立刻转上来，大家参考：
首先，虚拟转播技术。其实这项技术已经被运用很久，早在模拟电视年代已经存在，发展到今天已然相当成熟。lz的插图是演播室的应用。首先，这个是分前景和背景的，以lz插图为例，演员和绿墙前景，准备好的白宫素材就是背景，其原理是通过切换台或者一部我们专业上叫keyer（色键器）又或者后期非编，把前景中的绿色抠掉，用背景来替换，从而让演员仿佛置身白宫一样。一般在欧美，会用绿墙，在亚洲则用蓝墙，这是由肤色决定的。好的keyer一般可以抠多种颜色，并且对颜色的区分度很高，才能保证抠像不会出现误抠，让实景出现虚化闪烁。用在nfl转播中的keyer就非常好的！
如果我没有记错的话，为nfl转播提供虚拟技术的是一家叫ORAD的以色列公司。当时他们在国内推销此套系统时就是以nfl，足球，网球等转播为例向我们讲解系统的。lz讲得没错，转播时一般把场地划为三部分，两队的red zone以及中场，因此主要有三台摄像机，但有时我们也看到那三台摄像旁边还有摄像机，那一般是用来专门做中景慢镜头用的，基本上加上球场上的飞猫，一场比赛下来要用到最少25台以上的摄像机。关于球场建模，其实据我所知，电视台或转播商，制作时是不需对整个球馆，我是指整个stadium，建立模型的，实际上他们只会对球场，即是球员比赛的场地建立模型。所谓建模也十分便捷简单，只需要在转播前利用之前提到的那三台摄像机拍下球场，并用鼠标在控制电脑中点出任意三个场地边线交点，系统电脑就能利用已经预制的模板，为实际球场制作出精度很高的模型，以便在转播时使用。那样不管是下雨下雪下冰雹，哪怕根本看不见场地，系统电脑依靠模型依然能绘制出准确的开球线和十码线。当时我看他们现场演示，无论是nfl，还是足球，网球等等场地，建模不须30秒。另外，由于所有摄像机都与系统相连，所以不管如何切换镜头，系统都会自动识别镜头角度和景别（全景，中景，近景，特写），保证绘线不会出错。最后，绘好的线，就是通过keyer把球场上的绿色或者白色（场地线或者雪地）抠掉一部分，把绘好的标志线填充进去。
最后说到的球场长出屏幕，嵌入视频的技术，这是现代电视包装技术的基本功能，发展也是十分成熟，同样也是需要用到key（抠像技术）。
至于nflnetwork的gamedayfinal，我们时不时可以看到一些3d的比赛分析画面，实际上那是用了同样那家公司出的一套专门赛后分析战术的3d模型系统做的。与转播的系统又有所区别。
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狗仔卡
发表于 2014-2-14 14:31
提升卡
置顶卡
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显身卡
发表于 2014-2-14 14:39
发表于 2014-2-14 17:01