1、三通道融合显示系统技技术术方方案案科 技 有 限 公 司2015 年 01 月 23 日一、前言 .- 3 -1.1 与单屏大屏幕相比，边缘融合大屏幕的优势 .- 4 -1.2 与传统拼接大屏幕相比，边缘融合大屏幕拼接的优势 .- 6 -二、项目概述 .- 6 -三、设计依据 .- 7 -3.1 通用投影显示设计依据 .- 7 -3.2 边缘融合特殊设计要求 .- 8 -四、系统设备选型依据 .- 8 -五、设计方案 .- 9 -5.1 系统配置 .- 11 -5.2 系统结构 .- 12 -5.3 系统功能 .- 12 -六、设备简介 .- 13 -1、投影机 .- 13 -2、投影屏幕 .
2、- 19 -3、边缘融合控制器 .- 20 -4、RGB 高带宽矩阵 .- 32 -八、部分工程案例 .33九、设备清单 .35一、前言随着科技的不断发展，可视化技术的日新月异，大屏幕显示系统应用越来越广泛，成功应用到政府、军队、企事业单位等等各行各业。人们对大屏幕显示的精度、清晰度、色彩还原度等技术指标的要求，也是越来越高，单个的大屏幕显示系统，有时候很难满足复杂环境的应用要求，因此，更高技术的显示系统，大屏幕拼接系统应运而生。大屏幕拼接技术在提升整幅画面分辨率、整幅画面亮度，放大部分画面显示方面，都有着无可比拟的优越性。传统大屏幕拼接系统是由多台投影机投射单独画面，物理拼接而成整体大画面，
3、每个投影画面之间没有内容的重叠部分，即使采用整张无缝的屏幕，在视觉上也会感觉到拼接缝的存在。 （见下图 1）没有任何割裂感觉的整幅画面总是带给人们完美的视觉享受，靓丽的画面更带来美妙的视觉冲击，因此，边缘融合大屏幕拼接系统也就应运而生。边缘融合大屏幕拼接系统是指整幅投影画面由不同的投影机投射画面拼接组成，每个单独的投影画面拼接中有着投影光线和画面内容的重叠部分，通过边缘融合器处理，消除光线重合部分的多余亮度，从而确保整幅画面上面没有任何接缝，亮度均匀一致，给观众完美的视觉冲击。 （见下图2）图1处理前 图2 处理后从上图可以看到，边缘融合大屏幕拼接系统的显示效果显然有优势。本方案中我们是边缘融
4、合大屏幕无缝拼接。1.1 与单屏大屏幕相比，边缘融合大屏幕的优势 增加图像尺寸；画面的完整性很明显，多台投影机拼接投射出来的画面一定会比单台投影机投射出来的画面尺寸更大。鲜艳靓丽的画面，会带给人们不同凡响的视觉冲击，而如何消除画面拼接的光学缝隙呢？边缘融合技术使这种问题迎刃而解。这种技术的出现，更大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性。完整画面的优点也不需要过多的陈述，因为完美画面的显示对于欣赏者而言总是一目了然。 增加分辨率每台投影机投射整幅图像的一部分，这样展现出的图像分辨率就被提高了。比如，一台投影机的物理分辨率是 800600，三台投影机融合 25%后，图像的分辨率就变成了 2000
5、600 。 超高分辨率利用带有多通道高分辨率输出的图像处理器和计算机，可以产生每通道为1600 1200 象素的三个或更多通道的合成图像。如果融合 25%的象素，可以通过减去多余的交叠象素产生 4000 1200 分辨率图像。目前市场上还没有可在如此高的分辨率下操作的独立显示器。其解决办法为使用投影机矩阵，每个投影机都以其最大分辨率运行，合成后的分辨率就是减去交叠区域象素后的总和。 缩短投影距离随着无缝拼接的出现，投影距离的缩短变成必然。比如，原来 200 英寸（40003000mm）的屏幕，如果要求没有物理和光学拼缝，将只能采用一台投影机，投影距离镜头焦距屏幕宽度，即使采用 1.2：1 的广
6、角镜头，我们的投影距离也要4.8 米，现在采用边缘融合技术后，用 4 台投影机投射同样大小的画面，投射距离只需要 2.4 米。 特殊形状的屏幕上投射成像（比如弧形幕/球形幕）比如，在圆柱或球形的屏幕上投射画面，单台投影机就需要较远的投影距离才可以覆盖整个屏幕。而多台投影机的组合因每台投影机投射的画面较小，所以距离也就缩短了很多。还有一个更重要的功能是，如果只用一台投影机来投射整张弧形幕，则很难聚焦，因为弧弦距太大很难选出一个合适的基准焦点。多台投影机就可使弧弦距缩短到尽量小，这样就比较容易找出画面的合适焦点。对于弧形或球形屏幕应用，使用边缘融合技术后对图像分辨率，明亮度和聚焦效果来说是一个更好
7、的选择。 增加画面层次感由于采用了边缘融合技术，画面的分辨率、亮度得到增强，同时配合高质量的投影屏幕，就可使得整个显示系统的画面层次感和表现力明显增强。1.2 与传统拼接大屏幕相比，边缘融合大屏幕拼接的优势 在超大尺寸的屏幕上显示多个画面内容，通常有以下几种方法：箱体拼接多张屏幕拼接整张屏幕无缝边缘融合。在传统的拼接方式中无论是箱体的拼接还是多张屏幕的拼接，都无法消除画面本身存在的物理拼缝 在融合拼接中，由于采用融合处理技术，消除了光学缝隙，这样和普通硬拼接系统相比，在技术水平和显示效果上，就有了质的差异和提高，从而使显示的图像完全一致，无光学分割，保证了显示图像的完整性和美观性。这在显示地图
8、、图纸等图像信息时，更为重要， 因为在图纸、地图上存在大量的线条或路线等，而屏幕缝隙和光学缝隙就会造成图像显示污染，容易使观察人员把显示的图像线条和拼接系统本身的线条误为一体，从而导致决策和研究失误。而通过融合处理，就可以避免出现这种情况。 在融合拼接系统中，所有图像都经过融合处理器进行了校正和统一，这样在大屏幕上进行图像显示和切换时，无论切换什么格式的图像，整个屏幕的亮度、色彩、鲜艳度、均匀度都比较一致，不会出现传统拼接系统中经常出现的由于信号更换而导致系统显示质量的变化。 在融合拼接系统中，由于在处理器中对投影显示图像进行了处理，可以对不同投影信号间的色差、亮差、均匀度进行调整，这也使得该
9、系统显示的图像质量优于传统拼接系统。二、项目概述本项目采用了 3 通道边缘融合显示系统，配合先进的纯硬件图形处理技术，展示更加逼真的展示了图像文字内容，前端多路视频信号，在融合器软件上实现序列切换、分组切换、群组切换等同步控制功能。三、设计依据3.1 通用投影显示设计依据3.1.1 影响图像质量的因素人对图像质量的感觉是由许多相关因素结合起来决定的，尽管在显示系统中人们最重视的是亮度，但其它因素也严重影响着人们对图像的感觉。这些因素有对比度和分辨率，对比度决定了系统的动态范围，分辨率决定了系统显示细节的能力。 对比度对比度是经常被强调的，因为它对图像质量影响很大。低的对比度意味着系统低的黑电平
10、水平，这意味着没有能力显示“暗”及“黑” ，你看到的是像洗过一样的图像或者在图像上比较暗的部位看不清细节。 分辨率分辨率是指数字系统中水平和垂直的像素，像素越多，意味着图像有更多的细节，这也可称之为图像的空间频率，细节部位具有更高的空间频率。 亮度亮度、对比度、分辨率交互影响图像的质量。人看清细节的能力主要受亮度和对比度影响。3.1.2 设计大屏幕显示系统的几个重要依据 人眼最小的分辨率是 1 弧分。 人眼的水平视角为 160 度，垂直视角为 135 度。当两只眼睛同时看时水平视角可增加到 200 度，但实际上不超过 180 度。 人眼对灰度是最敏感的，当亮度较低时，人眼更敏感，可以分辨更多的
11、灰度信息。 最短的视像距离不应该小于 2 倍图像的高度，最远的视像距离不应该超过 8 倍图像的高度，建议视像距离为图像高度的 46 倍。 大部分人在站立时，眼睛的高度约为 160cm，坐着时约为 120cm。 会议室中会议桌的高度一般为 75cm，控制室控制台的高度一般为 110-125cm。 会议室的照明要求为 500Lux 以上，控制室的照明要求为 350Lux 以上。3.2 边缘融合特殊设计要求 融合区的宽窄直接影响整幅画面的亮度和色彩均匀性，因此，融合区重合尺寸一般在 25%左右。 屏幕要保证其视觉上的“无缝”感，平整度高，均匀性好。 应选择宽视角、低增益的屏幕，以使获得较宽的整体水平
12、和垂直观看视角，大大降低融合区的重合感。 投影机的选择应考虑其亮度和色彩均匀性、边缘几何特性。 融合控制器的融合区范围可调整，具有对重合带的亮度和色彩羽化处理功能。 融合控制器能接收多路输入信号，多路信号可以窗口的方式同时显示，在整屏上任意漫游、叠加、缩放。四、系统设备选型依据对于方案的构思、系统的设计、器材的选型，我们经过了严谨的筛选，确保系统能达到以下的优点： 先进性：我们从高起点高标准设计，确保系统在未来一定时期内保持先进；同时也要考虑到技术适用性，即实用程度。 科学性：我们确保系统的设计从用户的使用功能出发，在满足各项使用功能的前提下，系统做到简洁、不夸张；在系统设备选型上充分考虑其扩
13、展能力。 可靠性：系统运行安全可靠。追求先进性的同时考虑新技术的风险以及技术的成熟性。五、设计方案根据上述设计依据，我们推荐采用一行三列水平方向边缘融合拼接方案，投影方式采用正投。示意如下：系统结构图大屏幕显示系统：投影有效高度 2.9 米，宽 10.5 米，3 台投影机该大屏幕显示系统必须具备的最基本技术条件：1考虑到系统的稳定性，图像处理设备及边缘融合器采用全硬件构架技术，无 CPU 和操作系统，不需要操作系统支持，上电即可工作，稳定性高，无病毒感染风险，采用 FPGA 并行处理，处理功能强大；可 24 小时 365 天 持续工作，随时断电不会对系统造成任何损伤2每台边缘融合器多路 RGB
14、 信号输入，多路复合视频输入3系统可直接采集 CVBS、VGA 、DVI、HDMI、SDI/HD-SDI 等常用信号格式4边缘融合器单机集成拼接控制、融合生成、边带处理、画面分割、信号切换等基本功能5大屏可同时显示 10 个窗口，每个窗口可随意改变大小和位置，窗口可全屏漫游、叠加、缩放拉伸6 考虑到用户使用方便性，系统可预先保持 32 种常用场景（即显示模式）7边缘融合器支持 0.01 个像素曲线校正，支持图形任意形状校正功能。8考虑到投影机长时间使用后会有偏色现象，故要求边缘融合器必须具备调整投影机颜色的功能9.可使用电脑、中控进行近程、远程控制，可通过互联网络进行异地操控该技术实现的大屏幕具有如下优势： 增加图像尺寸和画面的完整性； 增加图像的亮度； 增加分辨率； 超高分辨率； 缩短投影机投射距离； 特殊形状的屏幕上投射成影； 增强图像的层次感；该方式实现的大屏幕系统同样能实现以箱体拼接技术实现的大屏幕功能。实现各种图形、图像的任意选择、输出和放大，并可任意位置移动和任意组合，每一屏可单独显示，也可与相邻的几个屏组合显示一个图像，图像大小可任意缩放、漫游，能显示全局，也能局部特写。系统组成本系统的设备组成及各部分作用如下：
