邊緣融合技術(shù)樣本

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邊緣融合基本知識(shí)

專業(yè)大屏幕投影系統(tǒng)就是采用多個(gè)投影系統(tǒng)組合而成的多通道顯示系統(tǒng),它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。

專業(yè)大屏幕系統(tǒng)以前一般用于虛擬仿真、系統(tǒng)控制和科學(xué)研究,近來開始向展覽展示、工業(yè)設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)、會(huì)議中心等專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。

專業(yè)大屏幕系統(tǒng)包括有縫拼接和無(wú)縫拼接系統(tǒng)兩種不同的工藝。

1、什么是邊緣融合技術(shù)?

邊緣融合技術(shù)就是將一組投影機(jī)投射出的畫面進(jìn)行邊緣重疊,并經(jīng)過融合技術(shù)顯示出一個(gè)沒有縫隙更加明亮,超大,高分辨率的整幅畫面,畫面的效果就象是一臺(tái)投影機(jī)投射的畫面。

當(dāng)二臺(tái)或多臺(tái)投影機(jī)組合投射一幅畫面時(shí),會(huì)有一部分影象燈泡重疊,邊緣融合的最主要功能就是把二臺(tái)投影機(jī)重疊部分的燈光亮度逐漸調(diào)低,使整幅畫面的亮度一致。

現(xiàn)在市場(chǎng)上也有很多拼接方式,如LED拼接墻,電視拼接墻,投影箱體的拼接墻等,可是相對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)所,LED拼接墻以及投影箱體拼接墻始終是由一個(gè)一個(gè)的畫面拼圖而成,使得畫面的完整性受到一定的影響。邊緣融合技術(shù)是近年來興起的一個(gè)新的無(wú)縫拼接技術(shù),它更好的改進(jìn)了拼接圖像的視覺效果。

2、為什么選用邊緣融合?

2.1邊緣融合的產(chǎn)生

邊緣融合的應(yīng)用來源于模擬仿真/立體影院系統(tǒng)。追求亮麗的超大畫面,純真的色彩,高分辨率的顯示效果,歷來是人們對(duì)視覺感受的一種潛在要求。大到指揮監(jiān)控中心,網(wǎng)管中心的建立,小到視頻會(huì)議,學(xué)術(shù)報(bào)告,技術(shù)講座和多功能會(huì)議室的進(jìn)行,對(duì)大畫面,多色彩,高亮度,高分辨率顯示效果的需求越來越強(qiáng)烈。

最近迅速崛起的數(shù)字化邊緣融合大屏幕拼接投影顯示技術(shù),正在逐步適應(yīng)這一需求。隨著投影顯示技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,以及人們對(duì)欣賞水平的提高,超大畫面,高亮度,以及更高分辨率顯示便成為市場(chǎng)的迫切需求。

2.2邊緣融合的優(yōu)勢(shì)ü

增加圖象尺寸和畫面的完整性ü

增加圖像亮度ü

增加分辨率ü

超高分辨率ü

縮短投影機(jī)投射距離ü

特殊形狀的屏幕上投射成像(比如弧形幕/球形幕)ü

增強(qiáng)圖像層次感2.1.1增加圖像尺寸,畫面的完整性

很明顯,多臺(tái)投影機(jī)拼接投射出來的畫面一定會(huì)比單臺(tái)投影機(jī)投射出來的畫面尺寸更大。

鮮艷靚麗的畫面,會(huì)帶給人們不同凡響的視覺沖擊,而如何消除畫面拼接的光學(xué)縫隙呢?邊緣融合技術(shù)使這種問題迎刃而解。這種技術(shù)的出現(xiàn),更大程度上保證了畫面的完美性和色彩的一致性。

完整畫面的優(yōu)點(diǎn)也不需要過多的陳述,因?yàn)橥昝喇嬅娴娘@示對(duì)于欣賞者而言總是一目了然。

2.1.2增加圖像亮度

當(dāng)一臺(tái)投影機(jī)的投射尺寸被放大時(shí),圖像亮度就會(huì)降低,而用多臺(tái)同樣亮度的投影機(jī)拼接投射出相同大小的圖像時(shí)就能夠保持畫面原有的亮度。

2.1.3增加分辨率

每臺(tái)投影機(jī)投射整幅圖像的一部分,這樣展現(xiàn)出的圖像分辨率就被提高了。比如,一臺(tái)投影機(jī)的物理分辨率是800＊600,三臺(tái)投影機(jī)融合25%后,圖像的分辨率就變成了＊600

2.1.4超高分辨率

利用帶有多通道高分辨率輸出的圖像處理器和計(jì)算機(jī),能夠產(chǎn)生每通道為1600＊1200象素的三個(gè)或更多通道的合成圖像。如果融合25%的象素,能夠經(jīng)過減去多余的交疊象素產(chǎn)生4000＊1200分辨率圖像。當(dāng)前市場(chǎng)上還沒有可在如此高的分辨率下操作的獨(dú)立顯示器。其解決辦法為使用投影機(jī)矩陣,每個(gè)投影機(jī)都以其最大分辨率運(yùn)行,合成后的分辨率就是減去交疊區(qū)域象素后的總和。

2.1.5縮短投影機(jī)投射距離

隨著無(wú)縫拼接的出現(xiàn),投影距離的縮短變成必然。比如,原來200英寸(4000＊3000mm)的屏幕,如果要求沒有物理和光學(xué)拼縫,將只能采用一臺(tái)投影機(jī),投影距離＝鏡頭焦距＊屏幕寬度,即使采用1.2:1的廣角鏡頭,我們的投影距離也要4.8米,現(xiàn)在采用邊緣融合技術(shù)后,用4臺(tái)投影機(jī)投射同樣大小的畫面,投射距離只需要2.4米。

2.1.6特殊形狀的屏幕上投射成像(比如弧形幕/球形幕)

比如,在圓柱或球形的屏幕上投射畫面,單臺(tái)投影機(jī)就需要較遠(yuǎn)的投影距離才能夠覆蓋整個(gè)屏幕。而多臺(tái)投影機(jī)的組合因每臺(tái)投影機(jī)投射的畫面較小,因此距離也就縮短了很多。

還有一個(gè)更重要的功能是,如果只用一臺(tái)投影機(jī)來投射整張弧形幕,則很難聚焦,因?yàn)榛∠揖嗵蠛茈y選出一個(gè)合適的基準(zhǔn)焦點(diǎn)。多臺(tái)投影機(jī)就可使弧弦距縮短到盡量小,這樣就比較容易找出畫面的合適焦點(diǎn)。對(duì)于弧形或球形屏幕應(yīng)用,使用邊緣融合技術(shù)后對(duì)圖像分辨率,明亮度和聚焦效果來說是一個(gè)更好的選擇。

2.1.7增加畫面層次感

由于采用了邊緣融合技術(shù),畫面的分辨率,亮度得到增加,同時(shí)配合高質(zhì)量的投影屏幕,就能夠使得整個(gè)顯示系統(tǒng)的畫面層次感和表現(xiàn)力明顯增強(qiáng)。

2.2邊緣融合系統(tǒng)與傳統(tǒng)拼接的差異

在超大尺寸的屏幕上顯示多個(gè)畫面內(nèi)容,一般有以下幾種方法:

箱體拼接

多張屏幕拼接

整張屏幕無(wú)縫邊緣融合

在傳統(tǒng)的拼接方式中無(wú)論是箱體的拼接還是多張屏幕的拼接,都無(wú)法消除畫面本身存在的物理拼縫。

而在新的邊緣融合技術(shù)中,由于采用整幅屏幕,因此消除了傳統(tǒng)拼接存在的屏幕間的生理縫隙,從而使得屏幕顯示的圖像整幅保持完整。而采用邊緣融合處理技術(shù)后,更消除了光學(xué)縫隙,從而使顯示的圖像完全一致,保證了顯示圖像的完整性和美觀性。這在邊緣融合顯示地圖,圖紙等圖像信息時(shí)更為重要,因?yàn)樵趫D紙,地圖上存在大量的線條或路線等,而屏幕縫隙和光學(xué)縫隙就會(huì)造成圖像顯示污染,容易使觀察人員把顯示的圖像線條和拼接系統(tǒng)本身的線條誤為一體,從而導(dǎo)致決策和研究失誤。而經(jīng)過邊緣融合處理,就能夠避免出現(xiàn)這種情況。

在邊緣融合拼接系統(tǒng)中,所有圖像都經(jīng)過邊緣融合處理器進(jìn)行了校正和統(tǒng)一,這樣在大屏幕上進(jìn)行圖像顯示和切換時(shí),無(wú)論切換什么格式的圖像,整個(gè)屏幕的亮度,色彩,鮮艷度,均勻度都比較一致。

由于在處理器中對(duì)投影顯示圖像進(jìn)行了處理,能夠?qū)Σ煌队靶盘?hào)間的色差,亮差,均勻度進(jìn)行調(diào)整,這也使得該系統(tǒng)顯示的圖像質(zhì)量更完美。

邊緣融合圖像處理器除了具有邊緣融合和圖像多畫面處理功能外,還有圖像存儲(chǔ)和調(diào)用功能,能夠把本身存儲(chǔ)的高分辨率圖像直接作為大屏幕系統(tǒng)的背景進(jìn)行顯示,這在實(shí)際使用中非常具有實(shí)用價(jià)值。

3、邊緣融合的方式

在實(shí)際應(yīng)用中一般會(huì)有以下三種方式:

3.1寬視角的排列

多臺(tái)投影機(jī)水平排列組合能夠打出更寬幅的畫面

隨著用戶對(duì)超大,完美顯示需求的日益增加,這種寬視角排列方式更多地應(yīng)用于大型的會(huì)議中心,演藝中心,展覽館和軍事項(xiàng)目等等。

比如蘭州市國(guó)土資源局的工程案例。

這個(gè)工程主要是采用邊緣融合技術(shù)建設(shè)100人的多功能廳的正投影系統(tǒng)。為了增強(qiáng)千人音樂廳的投影效果,滿足高層次的會(huì)議需求。提高正投影系統(tǒng)的亮度,使用靈活性,選用能夠提供極佳投影效果的邊緣融合拼接投影系統(tǒng),最終能夠得到一個(gè)寬達(dá)7.8米高達(dá)2.4米的超大尺寸無(wú)縫屏幕和一個(gè)單屏亮度為4000ANSL流明的高亮度完整圖像,且具備多畫面同屏顯示能力。

會(huì)場(chǎng)的特點(diǎn)是面積較大且層高非常高,因此必須采用較大面積的多屏幕投影顯示系統(tǒng)。我們必須首選確定投影方式(正投,背投),然后根據(jù)選定的投影方式確定具體的多屏幕解決方案。

會(huì)場(chǎng)的特點(diǎn)是面積雖然較大,但主席臺(tái)面積不大,不能提供背投系統(tǒng)所需的空間,因此我們選用正投作為本會(huì)場(chǎng)基本的投影方式。

主席臺(tái)的寬度較寬,因此采用單個(gè)投影顯然無(wú)法滿足實(shí)際使用需求,必須采用多個(gè)投影。而當(dāng)前占用較小面積得多投影的解決方案主要有以下向種方式:專用背投拼接箱,分離式拼接,邊緣融合正投拼接。

針對(duì)傳統(tǒng)拼接和邊緣融合正投拼接進(jìn)行比較選擇后,用戶感覺傳統(tǒng)拼接方式存在不可消除的屏幕物理拼縫和投影光學(xué)拼縫,有一定的色差。最后選擇了邊緣融合拼接投影技術(shù)。

3.2多臺(tái)投影機(jī)垂直堆積產(chǎn)生縱向的顯示畫面

這種特殊排列的創(chuàng)意也逐漸被人們所欣賞,一般應(yīng)用于廣告行業(yè)或一些特殊要求的現(xiàn)場(chǎng)演示會(huì)。

3.3多臺(tái)投影機(jī)堆積出更高更寬幅的超大畫面

當(dāng)客戶提出更多的圖像信號(hào)源處理及更大視野顯示需求時(shí),還可經(jīng)過多臺(tái)投影機(jī)融合堆積出更高更寬幅的畫面,這種應(yīng)用一般在監(jiān)控中心和指揮中心。

4、組成邊緣融合系統(tǒng)需要哪些設(shè)備?

4.1信號(hào)源

組成邊緣融合系統(tǒng)的信號(hào)源能夠是多種多樣。例如現(xiàn)在工程中常見的有:VGA(筆記本,臺(tái)式機(jī),圖形工作站),Video(攝像機(jī),DVD)以及DVI,SDI(廣播級(jí)信號(hào)源)HDSDI等等。

4.2圖像邊緣融合處理器ü

圖像邊緣融合處理器是實(shí)現(xiàn)從獨(dú)立屏幕演示過渡到多個(gè)投影機(jī)無(wú)縫寬屏演示的核心設(shè)備。ü

圖像邊緣融合處理器的功能全部由一臺(tái)大屏幕處理器來實(shí)現(xiàn)和操作。如:邊緣融合,多路輸入源選擇,無(wú)縫切換,圖像處理和操作人員控制等?？蓾M足支持多窗口顯示,而且以無(wú)縫融合寬屏信號(hào)為背景的多畫面顯示應(yīng)用。ü

處理器視頻處理包括數(shù)據(jù)復(fù)制,用以生成重疊投影區(qū)域,以及重疊圖像的邊緣羽化。數(shù)據(jù)重疊和邊緣羽化的交叉數(shù)據(jù)幅度可由用戶自主編程。ü

經(jīng)過這個(gè)處理器進(jìn)行屏幕拼接及邊緣融合處理后,整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能:1)多個(gè)信號(hào)輸入

根據(jù)要求,系統(tǒng)可配置為多個(gè)信號(hào)源輸入。對(duì)于多屏安裝,每個(gè)信號(hào)源輸入可根據(jù)安裝使用的屏幕數(shù)量被復(fù)制。

2)多個(gè)通道輸出

比如有的處理器具有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DVI輸出,可支持任何顯示終端。對(duì)于每個(gè)輸出通道,分辨率最高可支持UXGA(1600＊1200)。

3)高級(jí)的效果控制

＊視窗控制

能夠根據(jù)象素精度定義視窗的位置和大小,由此來顯示窗口的輸入。

＊數(shù)字放大

在每一視窗內(nèi),均可對(duì)圖像進(jìn)行所需的縮放。

＊

特效控制

選擇產(chǎn)生奇特形狀的重疊,鏡像效果,陰影三維立體效果,淡入淡出,飛進(jìn)飛出等。

＊次序控制

所疊加的窗口能夠動(dòng)態(tài)方式存在,用戶可決定任一窗口放置的前后次序。

＊邊緣融合

內(nèi)置的邊緣融合功能和羽化特性可產(chǎn)生光滑的全景重疊。

＊直觀,簡(jiǎn)潔的控制軟件

控制軟件經(jīng)過友好的管理界面,數(shù)字化的處理方式,方便用戶進(jìn)行信號(hào)選擇,顯示布局,畫面處理的多種管理功能。4.3控制端

邊緣融合器的控制端可采用電腦,控制臺(tái)或中央集中控制系統(tǒng)

4.4投影機(jī)

利用邊緣融合技術(shù)的顯示系統(tǒng)能夠使用CRT,LCD,DLP,LCOS等多種顯示技術(shù)的投影機(jī)產(chǎn)品?？墒菓?yīng)用中需要注意的是:投影機(jī)的亮度,分辨率,均勻度。

4.4.1CRT投影機(jī)

CRT是實(shí)現(xiàn)最早,應(yīng)用廣泛的一種顯示技術(shù)。這種投影機(jī)能夠把輸入信號(hào)源分成R(紅),G(綠),B(藍(lán))三種顏色,經(jīng)過發(fā)光系統(tǒng)放大,匯聚,在大屏幕上顯示出彩色圖像。顯示的圖像色彩豐富,還原性好,具有良好的幾何失真調(diào)整能力,但其亮度較小,另外CRT投影機(jī)操作復(fù)雜,機(jī)身體積大,只適合安裝于環(huán)境光較弱,相對(duì)固定的場(chǎng)所,不宜搬動(dòng)。

4.4.2LCD投影機(jī)

當(dāng)前的LCD投影機(jī)大多是三片式設(shè)計(jì)。

LCD投影機(jī)成像器件是液晶板。利用外光源把強(qiáng)光經(jīng)過分光鏡形成R/G/B三束光,分別透射過RGB三色液晶板,信號(hào)源經(jīng)過液晶板顯示在大屏幕上成像。多用于臨時(shí)演示,商務(wù)會(huì)議和教育行業(yè)。

4.4.3DLP投影機(jī)

DLP投影技術(shù)的誕生實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信息顯示。DLP技術(shù)是顯示領(lǐng)域劃時(shí)代的革命,它以DMD(DigitalMicromirrorDevice)數(shù)字微反射器作為光閥成像器件。

DLP投影機(jī)的技術(shù)首選是數(shù)字優(yōu)勢(shì)。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用,使圖像能夠?qū)崿F(xiàn)更高的灰度等級(jí)和更多的色彩。圖像噪聲消失,畫面質(zhì)量穩(wěn)定,精確的數(shù)字圖像可不斷再現(xiàn)。其次是反射優(yōu)勢(shì)。反射式DMD器件的應(yīng)用,使成像器件的光效率大大提高,對(duì)比度和亮度的均勻性都非常出眾。DLP投影機(jī)一般分為:單片機(jī),三片機(jī)。DLP投影機(jī)清晰度高,畫面均勻,色彩銳利,三片機(jī)亮度最高可達(dá)25000流明,可隨意變焦,調(diào)整十分便利。根據(jù)美國(guó)德州儀器發(fā)表的技術(shù)白皮書,DMD的核心壽命長(zhǎng)達(dá)100,000小時(shí)。另外,DLP投影機(jī)還能夠做到10bit數(shù)字處理,滿足寬帶視頻需求。

4.5屏幕

4.5.1選擇屏幕的主要標(biāo)準(zhǔn)有:

＊屏幕的材質(zhì)

＊屏幕的增益以及半增益視角

＊均勻度

＊平整度

＊分辨率

＊對(duì)比度

＊超大無(wú)縫

4.5.2

在大屏幕投影系統(tǒng)整體資金比例中,屏幕可能只占有較少的一部分,可是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的效果而言,卻是至關(guān)重要的,如果投影屏幕選擇不合適,就相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)瓶頸,無(wú)論系統(tǒng)其它設(shè)備性能多么優(yōu)良,整體視覺效果都會(huì)受到抑制,無(wú)法把系統(tǒng)的完美性能充分表現(xiàn)出來。在以前的投影系統(tǒng)中,由于受技術(shù)限制,投影機(jī)的亮度無(wú)法做到很高,因此為了增加投影亮度,對(duì)屏幕一般都要求比較高的增益率,可是這樣會(huì)影響對(duì)比度和色彩細(xì)膩程度。如今投影技術(shù)的發(fā)展非常迅速,投影機(jī)的亮度已經(jīng)不是問題,因此