360度环形投影显示融合系统安天版.docx

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360度环形投影显示融合系统安天版

360度环形投影显示融合系统

设计方案

安天科技

2010年9月

目录

第一章项目介绍4

1.1项目概述4

1.2项目目标4

1.3项目涉及核心技术4

第二章系统设计5

2.1设计思想5

2.2设计原则5

第三章技术方案6

3.1技术背景6

3.1.1边缘融合技术介绍6

3.1.2边缘融合与传统大屏拼接比较7

3.2总体设计8

3.3系统功能特点9

第四章主要设备介绍10

4.1安天数字图像校正融合处理器系列RP00210

4.1.1安天RP002数字图像校正融合处理器简介10

4.1.2安天RP002数字图像校正融合处理器核心功能11

4.1.3安天RP002-3数字图像校正融合处理器技术指标13

4.2安天多通道数字图像控制器KZ00114

4.2.1安天多通道数字图像控制器简介14

4.2.1安天多通道数字图像控制器技术指标15

4.3投影幕16

4.4投影机16

4.5切换矩阵17

4.6中央集中控制系统17

4.7音响系统17

4.8显示设备接口18

4.9典型案例分析…………………………………………………………………………………19

五、工程进度与售后服务20

5.1工程进度20

5.1.1总体计划20

5.1.2工程实施进度21

5.2售后服务21

5.3技术培训22

公司简介

北京安天科技发展有限公司成立于２００２年，位于有中国硅谷之称的中关村科技园区，是国家认证批准的高新技术和软件企业。

我们秉承“以人为本、科技领先、质量取胜、服务至上”的理念，始终坚持以项目产品研发为主要发展方向，依靠科技创新和技术进步，通过所掌握的国际领先的信息技术，为合作伙伴在VGA矩阵切换器、音视频矩阵切换、VGA画面分割、VGA光端机、图像处理器等视音频显示领域提供极具创新性的一流产品和设计，

作为一个以产品设计研发高科技公司，我们不但拥有高领域的产品技术，还具备图像显示项目的完美设计理念，在科技馆、博物馆、演示展览馆、视频会议系统、监控指挥系统、微波传输系统、仿真系统及立体影院等领域取得了巨大成效，使我们公司能够不断的在图像技术领域取得新的进展。

第一章项目介绍

1.1项目概述

随着科技发展，追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果，历来是人们对视觉感受的一种潜在要求。

对大画面、多色彩、高亮度、高分辨率显示效果的渴望越来越强烈，而传统的电视墙、投影硬拼接屏和箱体拼接墙等有缝拼接方式缺乏画面完整性与亮度色彩均匀性，很难满足人们在这方面的要求。

而最近迅速崛起的边缘融合技术是近年来兴起的一个新的无缝拼接技术，它更好的改善了拼接图像的视觉效果，已经成为适应这一需求的最有效方式。

多通道投影显示融合系统就是采用多个投影显示单元组合而成的多通道显示系统，它比普通的标准投影显示单元具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率以及更具冲击力和临场感的视觉效果。

1.2项目目标

综合考虑项目的先进性、可靠性、性价比、可扩展性等因素，保证系统设计清晰简洁，性能稳定，且满足所有用户需求。

设计一套高分辨率，高亮度，高对比度，图像色彩还原性好，跨幅文字清晰，失真度小，亮度均匀的多通道大屏幕显示系统。

系统经过矩阵切换设备，能同时将多路RGB、多路DVI数字信号多路视频图像信号显示在大屏幕画面中，每路信号均是独立窗口显示（可以扩展路数），可以任意调整输入图像窗口的大小、位置，可以跨屏满屏显示，可将布局的显示窗口迅速调用，真正达到智能化控制。

1.3项目涉及核心技术

（1）几何校正

（2）色彩校正

（3）边缘融合

（4）多屏图像控制处理

（5）信号传输及远程控制

第二章系统设计

2.1设计思想

安天公司始终坚持高起点、高标准、严要求，结合公司多年来积累的大、中型系统的设计和丰富的工程实施经验，依据大屏幕显示系统各设备功能特点及兼容稳定性，遵循科学的设计原则、设计标准和设计规范，突出先进性、适用性和经济性，且具有一定的超前性，确保系统建成后达到一流水平。

2.2设计原则

1）实用性

本系统一定要贴近用户需求，认真研究，精心设计，充分展现出最好的效果。

2）可靠性

系统能提供长时间的连续运行，各设备性能可靠且兼容稳定。

3）先进性

系统的功能和性能达到同档次显示系统的先进水平，从实际需求出发，尽可能采用较先进的技术，以延长系统的生命力。

4）经济性

在满足功能需求的情况下，使系统建设成本尽量小，用最小的成本换取最大的收益，保证安全、实用、经济。

5）简易性

系统的调整、使用简易方便，用户操作界面友好、过程简捷，便于培训及使用。

6）可扩展性

系统具有灵活的再配置能力，可根据应用需求的变化随时对系统进行调整扩充，，具有前瞻性与科学性，尽量避免浪费。

第三章技术方案

3.1技术背景

3.1.1边缘融合技术介绍

边缘融合的应用来源于会议监控、视景仿真、作战指挥系统。

是适应人们追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果的这一需求而产生的，它在增大画面、提高亮度、分辨率等方面有着十分明显的优势。

边缘融合技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙，更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面，画面的效果就好像是一台投影机投射的画质。

当两台或多台投影机组合投射一幅两面时，会有一部分影像灯光重叠，边缘融合的最主要功能就是把两台投影机重叠部分的灯光进行渐变调整，使重叠区的亮度对比度与周边图像一致，从而使整副画面完整统一，丝毫看不出是多台投影机拼接的结果。

边缘融合大屏幕显示系统可以精确细致地显示每个精细而且微小的画面，整套系统展现出来是整幅无缝的画面，不论是光学拼缝还是物理拼缝，都不会存在，带给观众震撼的视觉冲击和享受，让一切数据完美再现！

边缘融合技术起初应用于军方模拟仿真系统，随着科技的不断发展，成本的不断下降，边缘融合大屏幕系统已经逐步的进入指控监控中心、主题场馆、仿真游戏等大屏幕显示系统

边缘融合技术经历了三个发展阶段：

硬边拼接、重叠拼接和边缘融合拼接。

✧硬边拼接，又称简单拼接，即多台投影仪的边沿对齐，不做任何其他处理。

显示效果上表现为画面拼接处有拼缝或叠影，相邻通道连接有明显错位，手动调节复杂。

✧简单重叠，即多台投影仪的画面有部分重叠，但没作淡进淡出处理，因此重叠部分的亮度为整幅其余部分的2倍，中间交叉地段为4倍高亮度，在显示效果上表现为重叠部分为一亮带。

✧边缘融合，将重叠部分的亮度分别线性衰减和增加，使相邻通道重叠的色彩渐变和羽化，达到色彩亮度一致，在显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致。

3.1.2边缘融合与传统大屏拼接比较

传统常用的大屏拼接主要有CRT背投、LCD背投、DLP背投等背投箱体拼接方式以及PDP、LED等显示屏拼接方式。

边缘融合大屏幕无缝显示画面有着无缝、连续、亮度均匀、色度一致的显著特点，这是以上传统大屏拼接望尘莫及的，它们与边缘融合无缝投影显示系统相比，都有着共同的缺点：

⏹物理拼缝：

背投箱体和显示屏的传统拼接方式都有物理拼缝，根据单元拼接体的档次高低，其拼缝宽度从1公分内到数公分不等，不论宽窄，视觉上都有明显的拼缝效果，这是不可避免的，这对画面将造成割裂感，特别是满屏或跨屏显示大幅画面时，会破坏画面在观众中完美显示的效果，没有冲击震撼力，达不到理想效果。

⏹幅面限制：

背投箱体和显示屏的拼接方式在幅面上受到很大的限制，由于拼接单体是平面的，它们的拼接工程也仅局限于平面，不能制造弧面或球面的特殊效果，观看效果平淡无奇，更谈不上立体感、沉浸感等特殊效果。

而且，背投箱体和显示屏由于本身的重量以及材料特性，其拼接的单元数量或尺寸高度都受到局限，做得越大安全系数越低，运行没有保障。

而目前边缘融合所需的显示载体是屏幕，目前最大的无缝整张屏幕可以做到27米×7.2米，拼接屏幕可以更大。

⏹窗口排列：

传统拼接方式窗口排列固定，而多通道边缘融合无缝投影系统能显示多路RGB/视频信号，且能够以任意大小、位置显示在完整的画面上，可以任意跨屏、满屏、叠加显示。

能够预置多种排列方案，一键快速切换。

⏹亮度色彩不均匀：

传统拼接方式都是由多个独立的显示单元组成，很难保证亮度色彩均匀一致，特别是随着使用时间加长，每个显示单元亮度衰减，色彩还原性遍差，更难保证整个系统的亮度色彩的均匀统一。

对于背投箱体，单元屏幕的中心亮度与四角周边亮度往往不一致，中心会相对亮一些，以致拼缝效果更明显，这与投影机镜头以及光学透镜屏的光焦匹配有关，而且会随着使用时间增长而加剧。

⏹操作维护麻烦：

拼接单元过多，拼接的方案设置，矩阵的切换等操作都相当麻烦。

设备线缆错综复杂，不便于维护管理和故障检测，易形成干扰。

⏹故障率高：

多个显示单元共同完成一个显示系统工程，而只要有1个显示单元出现故障，整个系统将无法正常运行，进行维修或更换设备重新调试系统，都将会带来很多的损失与不便。

由于有多个显示单元，这样整套系统的故障率将比较高，不但耽误了使用，维护维修工程也繁杂而昂贵。

3.2总体设计

根据安天公司技术分析和多年的项目经验，建议采用平面三通道正投投影显示系统。

核心设备采用安天多通道图像校正融合处理器MVCR001-3与安天图像切换设备。

首先利用安天数字图像控制器KZ输出产生3通道画面，同时采集多路RGB高清DVI数字信号与视频信号，以窗口方式显示在3通道画面中，各窗口可以设置任意大小与位置。

融合处理器所输出的3通道画面具有overlap边带生成功能，可生成公共像素,以供通道之间的融合处理。

利用安天多通道图像校正融合处理器MVCR001-3对3通道投影图像进行像素级的几何校正、自动色彩校正、无痕边缘融合等综合处理，构建无缝统一、色彩均匀、高分辨率的整体画面，完美实现大屏幕显示的应用。

整个系统包括安天MVCR001-3数字图像校正融合处理器、投影幕、投影机、矩阵、中控系统、音响系统、多路RGB/视频信号源以及相关辅助配件等组成。

系统显示部分工作原理及结构图如下：

3.3系统功能特点

⏹处理并输出3路图像信号，组成一个3通道无缝、连续、亮度均匀、色度一致的完美大画面。

画面均匀性好，视角可达170°以上。

⏹具有DVI-I端口，兼容DVI-D与VGA信号，支持各种图形工作站和投影机。

⏹支持快速自动校正与Alpha/Gamma精确手动校正，单像数几何校正精度达10：

10，保持投影画面不变形失真。

⏹能快捷方便的对不同通道投影画面进行亮度色彩校正，保证亮度均匀、色彩一致，适合各种投影仪。

⏹对多通道画面进行边缘融合处理，融合算法科学先进，操作简单，效果完美，肉眼看不出投影叠加效果，支持XGA1024×768，1024X800，SXGA1280×1024图像分辨率。

⏹32位真彩显示，1024*768和1024X800辨率模式下处理图像帧率可达60fps。

⏹各通道精确同步，<1帧。

⏹整套系统设备兼容可靠，可提供长时间连续稳定运行。

⏹可通过网络实现远程控制与调试。

第四章主要设备介绍

4.1安天数字图像校正融合处理器系列MVCR001-3

4.1.1安天MVCR001-3数字图像校正融合处理器简介

安天数字图像校正融合处理器系列MVCR001是构建多通道投影无缝显示系统的核心设备。

可对图形进行单像素几何校正、自动色彩校正、无痕边缘融合等综合处理，构建无缝统一、色彩均匀、无变形失真的画面，完美实现大屏显示应用。

适用于各种投影仪，调试简易，轻松构建包括平面、柱面及球面在内的任意屏幕形状大屏幕投影系统。

安天数字图像校正融合处理器系列MVCR001-3功能特点：

⏹单像素几何校正，：

单像数校正精度划分为10*10，任意屏幕图像均无变形失真，跨幅文字清晰无错位。

⏹自动色彩平衡：

独特自动色彩统一机制，色彩失真低于2％，肉眼无法分辨，能在数分钟内完成一个通道的色彩校正，省心省力。

⏹无痕边缘融合：

图像融合效果非常完美，肉眼几乎看不到融合带；自动边缘融合操作简单迅速。

⏹小时级系统调试：

小时级调试，系统即达到完美效果，解决漫长手工调试之苦；安装调试过程快速简单，有手动与自动模式，只需简单培训即可掌握。

⏹可处理并输出多路图像信号，组成一个无缝、连续、亮度均匀、色度一致的大画面。

例如典型的球幕、柱幕、折幕显示系统。

单台设备支持1-16通道处理，多台设备可集联使用，处理更多画面。

⏹具有DVI-I端口，兼容DVI-D与VGA信号，支持各种图形工作站和投影机。

⏹适合于各种软、硬的正投和背投屏幕，能适应不同尺寸形状的屏幕；

⏹可通过网络实现远程控制与调试。

融合处理器可以采集多种图像信号，支持VGA信号采集、RGB信号采集、复合视频信号采集等：

􀂄输入：

同时支持多路VGA、多路视频信号输入可以任意扩展。

􀂄输出：

支持3屏处理，输出3路VGA,1024×768、1280×1024，60Hz；

􀂄处理：

具有overlap边带生成功能，可生成公共像素，包括生成RGB

及Video窗口的叠加带,各种活动视频、RGB信号和来自网络的计算

机桌面和窗口等各种类型的图像信号可在高分辨率单一逻辑屏上以

窗口方式任意大小、任意位置显示，并可以自由移动、任意缩放、任

意叠加显示，投影机之间不再有边界阻隔。

􀂄操作：

支持本机播放DVD、显示WORD、PPT文档，运行各种二维多媒

体程序。

􀂄支持远程控制：

支持本地控制，同时也支持远程控制。

提供网络访

问和远程控制功能，任何与控制器联网的计算机都可以通过网络传输

指令作为远程控制台或控制PC使用，利用它的键盘和鼠标就能够对

投影墙进行实时远程控制，大大增强了系统控制的灵活性。

􀂄支持多用户控制：

支持多个用户可以同时对大屏幕进行操作控制，

即可以设定不同的用户分别控制与操作显示墙的不同区域，也可以设

定不同用户可同时对显示墙的同一区域进行控制与操作。

􀁺其它性能特点：

KZ001的核心处理器具有很强的扩充性，本型号可扩充支持多达8路RGB信号、36路视频信号同时开窗显示，支持任意位置、任意大小开窗、任意跨屏开窗、任意共屏、叠加开窗，各显示窗口可任意放大缩小。

支持全制式视频信号输入。

兼容PAL\NTSC\SECAM制式。

支持网络多网段抓屏，遵循TCP/IP协议，支持IEEE802.3u快速以太网标准和IEEE802.3以太网标准。

4.1.2安天MVCR001-3数字图像校正融合处理器核心功能

几何校正安天数字图像校正融合处理器采用自主研发的纯硬件图像校正引擎，属国内首创。

几何校正是项复杂的工程。

对整个显示系统进行几何校正前，首先需要对显示系统定义统一的测量规则，以此规则定义屏幕、投影机、观察点的多项几何属性，包括屏幕类型、尺寸、位置，投影机镜头系数、分辨率、成像偏移，以及镜头中心、画面中心等重要参数。

球幕应用参数二次曲幕应用参数

由于实际工程环境测量过程不可避免的引入误差，仅使用以上介绍的几何参数设置还无法得到精确的几何校正效果。

所以图像校正融合处理器配置中心提供补偿修正参数，对画面的几何形状进行微调，可得到0.1像素级的几何校正精度，以保证投影画面完全不失真。

色彩校正色彩校正的目的是减小不同投影机之间的色彩差异。

配置中心通过摄像机采集当前通道与目标通道投影图像的色彩差异，对当前通道的色彩进行校正，使该通道的色彩与目标通道的色彩一致。

依次对除了目标通道之外的其他通道的色彩进行校正，从而达到所有通道色彩一致。

在正常环境下，色彩校正可以由软件自动完成，且达到完美一致的效果。

而手动校正模式可以对Alpha/Gamma参数进行精确手动设置，从而保证在现场灯光环境恶劣的情况下也能完美的完成校正。

边缘融合：

边缘融合是将相邻通道的重叠部分进行消隐处理，使其亮度、对比度与周边通道部分保持协调一致，将整个屏幕完全融为一体，满足无缝显示的要求。

安天数字图像校正融合处理器采用科学先进算法，只需要对每个通道需要融合的边缘以及相邻通道进行选择，设置好融合带宽度象素值（一般为2、4、6…256象素）、融合区域以及融合参数，即可以自动完成边缘融合处理，简单快速，效果完美。

4.1.3安天MVCR001-3数字图像校正融合处理器技术指标

安天多通道数字图像校正融合系统MVCR001-3

图像处理卡

校正融合处理

通道数量

3个通道/台（单台最大4个通道）

几何校正

平面、柱面、球面

色彩校正

自动

边缘融合

水平或垂直（１×Ｎ）

色彩深度

24位

图像分辨率

XGA（1024*768，1024X800）SXGA（1280*1024）

图像处理帧率

XGA45fpsSXGA30sfps

图像输出帧率

60Hz

图像输入端口类型

DVI-I（数字DVI或模拟VGA信号）

图像输出端口类型

DVI-I（数字DVI或模拟VGA信号）

电压

180～260VAC,50HZ

每通道功耗

小于20瓦/张

工控主机

处理器

P43.0G或以上

系统内存

512MB-2GBReg&Ecc

硬盘驱动器

80GSeagateSATAdrive

显示控制器

AGP显卡

I/O接口

VGA显示器接口；PS/键盘/鼠标接口；USB接口；RS232串行接口；

网络接口

RJ4510/100/1000M

总功率

小于600W

输入电压／行频

AC220-240V；50-60Hz

工作温度／湿度

0～55℃；10～90%无冷凝

DVI信号

DVIVer1.0标准差分信号

VGA信号

Red/Green/BlueSignal（75ohm,0.7Vp-p）

操作系统

MicrosoftWindowsXP

控制软件

远程或本地控制，窗口界面，可方便调节、保存配置

外型尺寸

19英寸6U

附件

说明书、保修卡、出厂合格证、电源线、信号线

4.3投影幕

在多通道边缘融合无缝显示系统中，屏幕给观众以最直观的视觉感受，所以屏幕的选择至关重要。

选择不合适的屏幕可能会破坏图像的视觉效果，而选择合适的屏幕则可以显著改善画面成像质量，并且能在各种不同的环境光线的条件下显示高清晰，高对比度的图像。

应用到多通道投影无缝显示系统中的屏幕必须兼顾视角、增益、对比度、均匀度、平整度、抗环境光特性等多项指标。

4.4投影机

由于边缘融合无缝显示系统大都应用在显示性能要求较高的特殊应用场所，对于设备的高可靠性要求也高，对其技术指标有更严格的要求。

分辨率：

为了保证图像不失真，用于边缘融合的投影机只能使用其标准分辨率。

为了表现图像细节，投影机的标准分辨率至少应为1024×768。

亮度：

在边缘融合无缝显示系统中，一般采用多通道大屏幕，要选用足够高流明亮度的投影机，才能保证观众的沉浸感。

对比度：

边缘融合对画面的质量要求高，如指挥监控，视景等的应用，如果图像对比度太低，会降低显示场景的真实感。

同时，对比度太低的投影仪做无缝拼接处理，效果很差。

亮度一致性、图像还原度：

亮度一致性是影响边缘融合效果的重要因素之一。

边缘融合无缝显示系统要求投影机的亮度一致性达到90%以上。

网络连接控制功能：

良好的网络连接能力，便于中央集中控制或网络远程控制。

长时间的稳定工作：

在边缘融合无缝显示系统中，投影机的稳定性是最基本的要求，尤其体现在监控系统中应用的投影机上。

4.5切换矩阵

切换矩阵主要完成大屏幕计算机和视音频信号的选择切换功能。

边缘融合投影机的数量比较多，信号源也比较多，每路信号可以任意调用，切换，输送。

矩阵的选择一般根据带宽、格式、输入输出数量、切换通道记忆、是否易控等指标进行选择。

。

4.6中央集中控制系统

选用国际知名品牌AMX中控系统一套。

中央控制设备对图像控制器、边缘融合处理器、投影机及设备电源、室内灯光等进行集中控制。

集中控制系统包括集中控制软件、手控面板、集中控制器、继电器箱等。

通过集中控制器上的RS232接口联接控制端设备（手控面板、触摸屏等）和被控设备。

4.7音响系统

室内音响主要用于人声的扩音及资料片的声音播放，扩声系统在设计与使用时做到"自然声"与"扩声"的巧妙结合。

室音采用专业音响扩声设备保证扩声系统达到如下要求：

1）观众席有合适的响度。

多功能厅内合理的声压级是：

语言平均值65~70dB，当然还要考虑到它们的动态上限和有观众时的背景噪声。

2）稳定

不产生"自激"（即由声反馈引起的啸叫），并且留有稳定裕量。

3）良好的声音自然度（或真实感）

即声像一致，声音信号真实重放，避免各种信号畸变。

配置：

音箱：

一般可以分布吊装在墙上，以获得均匀的声场。

拟配置4个JBL主音箱。

功放

调音台

话筒

4.8显示设备接口

数字图像校正融合处理器的图像输入输出接口都是DVI-I型的，包含了数字DVI信号和模拟VGA信号通路。

接口外形如下图所示：

其中的三排24芯插孔是数字DVI部分，另外的5芯插孔是模拟VGA部分。

每一个通道有两个这样的接口，上面的一个为输入口，下面的一个为输出口。

4.9典型案例分析

融合机与投影机的妙用打造360度环形幕演示

我们经常在电影以及科教片中能见到可实现360度超广视角的环形荧幕。

这些应用通常只出现在展厅或者科技馆等场合，技术含量似乎不一般高。

但是它距离我们的生活又如此之近，汽车驾驶、楼宇广告都离不开它。

那么这种360度环形幕电影院到底有多复杂呢？

效果是如何呈现的呢？

首先我们还是从样片说起。

最为常见的环形荧幕应该是出现在工业设计中，特别是汽车、楼盘等特定场合。

超广可视角度可以为观众提供更加全面、直观的视觉效果，带来身临其境的感觉。

通过模拟人的视角，360度环形幕可以实现虚拟驾驶等效果，这样，我们就可以将一些生活中发生的场景，例如驾驶员培训，可以通过这种方式在室内进行。

当然360度环形幕如果应用于民用级娱乐生活中也非常适合。

在欣赏了上面的这些效果图之后，相信很多朋友会产生一种疑问，环型电影幕与投影机有什么关系呢？

这些效果真是投影机可以实现的吗？

下面我们就来详细介绍。

投影机是如何创造奇迹，将环形荧幕效果表现出来的呢？

这就要从屏幕拼接技术说起。

想要实现环形影像，仅靠环形幕是无法实现的。

通过怎样的技术和设备，将原本互不相干的影像调试成上面这张环形效果图呢？

这些与控制成像效果的一套设备有关。

那就是一台边缘融合器和两台同型号同批次的投影机。

主要原理在于双通道边沿融合投影系统。

通过这套设别实现了多通道图像的边缘融合，也就是说将不同影像通过计算、信号处理的方式实现边缘无缝拼接，从而实现文章开头我们介绍的环形影像效果。

那么，这种听起来颇为复杂的工作原理具体是如何实现的呢？

下面以图形的形式将为朋友们做详细介绍：

幕高1.5米，环半径4.5米八台投影机组成环形投影状态，投影机与投影机之间的垂直线角度为360/8=45度，投射距离为3.8—4米。

融合带宽度为15%—25%最佳。

根据实际情况选择好融合带宽度以后，务必使融合带宽度保持相对一致，以方便调试。