虛擬仿真多投影拼接技術

投影融合的應用來源于模擬仿真/立體影院系統。追求亮麗的超大畫面，純真的色彩，高分辨率的顯示效果，歷來是人們對視覺感受的一種潛在要求。大到指揮監控中心，網管中心的建立，小到視頻會議，學術報告，技術講座和多功能會議室的進行，對大畫面，多色彩，高亮度，高分辨率顯示效果的需求越來越強烈。更近迅速崛起的數字化投影邊緣融合大屏幕拼接

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投影融合的應用來源于模擬仿真/立體影院系統。追求亮麗的超大畫面，純真的色彩，高分辨率的顯示效果，歷來是人們對視覺感受的一種潛在要求。大到指揮監控中心，網管中心的建立，小到視頻會議，學術報告，技術講座和多功能會議室的進行，對大畫面，多色彩，高亮度，高分辨率顯示效果的需求越來越強烈。更近迅速崛起的數字化投影邊緣融合大屏幕拼接投影顯示技術，正在逐步適應這一需求。隨著投影顯示技術的不斷發展與創新，以及人們對欣賞水平的提高，超大畫面，高亮度，以及更高分辨率顯示便成為市場的迫切需求投影融合是一種多媒體技術，是一種針對如今投影技術發展應運而生的新技術，通常應用于多媒體展覽展示、展館多媒體設備、新產品或者新聞發布會等場合。

一、什么是大屏拼接？

大屏幕拼接是一個籠統的概念，目前大屏幕拼接主要有兩種

一種是傳統的顯示墻硬拼接技術

另一種是采用邊緣融合技術的無縫拼接技術。

顯示墻硬拼接技術主要采用多個背投拼接墻方式，如CRT背投顯示墻、LCD背投顯示墻、DLP背投拼接墻以及等離子顯示墻等，這種拼接技術目前拼接縫隙更小可以做到0.5mm，因為縫隙非常小了，所以大家也都叫“偽無縫”拼接，顧名思義，實際是有縫隙的，真正沒有縫隙的是采用圖像無縫融合顯示的無縫拼接技術。

近幾年來，隨著軟硬件技術的發展，無縫拼接技術進入了很成熟的階段，并已廣泛應用于指揮控制、虛擬仿真培訓、工業制造設計、科學研究和復雜決策過程，在展示展覽、視覺娛樂、廣告等領域的應用也越來越普遍。

隨著顯示技術與控制技術的不斷融合和發展，在高端的工程領域，通過拼接而成的大屏幕圖像顯示得到了廣泛的應用，它所帶來的超大畫面、多屏顯示以及清晰、逼真的顯示效果使得監控、安防、會議、模擬仿真等領域的工作效率得到大幅改善，同時促進了這些行業技術水平的快速進步。

無縫拼接技術是一種特殊的、要求比較高的投影顯示應用，可以實現多屏圖像融合在一起，并將拼接縫隙縮至更小以至于完全重合的拼接技術。無縫拼接技術不僅需要完整的超大幅屏幕，對投射出超大尺寸畫面所用的投影也有特殊要求。

無縫拼接技術的發展共經歷了純硬件融合技術、純軟件融合技術和軟硬件融合技術三個階段。

純硬件融合技術是通過光學的遮光處理來融合圖像

純軟件融合技術是通過電子線路處理來完成圖像的融合

軟硬件融合技術是指既有光學遮光融合處理，又有電子融合處理。由于硬件融合能較好地處理融合圖像的黑平衡，而軟件融合能較好處理圖像的白平衡，這兩者相結合的軟硬件融合技術就能夠比較完美地實現融合部分色彩圖像的真實再現。

從拼接效果上來說，無縫拼接技術也經歷了三個發展階段：硬邊拼接、重疊拼接和軟邊融合拼接。

硬邊拼接有明顯分割線（即物理拼縫)，無法實現全景的一體化顯示

重疊拼接是指將兩臺投影機投出的圖像在拼合處以疊加的方式重疊，但這種拼接顯然存在著拼合處由于亮度疊加而出現過亮區域的弊病，影響到無縫效果的實現。

軟邊融合拼接通過邊緣融合技術的處理，既實現了兩邊的完全融合，又消除了重疊拼接引起的過亮區域，并且軟邊融合拼接可以適應平面、柱面、球面等各種曲面形狀的拼接，具有更加廣泛的適用性。軟邊融合拼接技術是否目前主流技術，也是未來的發展方向。

軟邊融合拼接系統是一套復雜的系統工程，通常組建一套完整的軟邊融合拼接系統需要以下設備。

屏幕（廢話）：屏幕的給觀眾更直觀的視覺沖擊，屏幕選擇至關重要。首先確保屏幕整張無縫，才可以確保畫面的完美顯示。

投影機（廢話X2）：投影機的畫面質量直接影響到大屏幕的顯示效果，同樣非常重要，來不得半點馬虎。盡可能采用3-DMD技術的投影機，確保良好的色彩還原性。高端3-LCD的投影機也可以使用，但是在色彩一致性的調整上面，比較花費很多時間。

軟邊融合拼接處理器：軟邊融合拼接處理器主要決定大屏幕畫面顯示的內容和速度，處理器的好壞，對于信號源的處理速度、畫面的清晰度、軟邊融合的質量，都有著不可低估的作用。

信號處理設備：信號處理設備包括信號源類型的轉換，信號的切換，信號的放大與傳輸等，對于大屏幕畫面的顯示非常重要。

集中控制設備：大屏幕拼接系統中設備種類繁多，投影機的數量、矩陣的數量、信號源的數量都比較多，中央集中控制設備可以更好的幫助你快速處理信號選擇與切換，方便快捷的控制設備操作過程，快速提高工作效率和準確度。

周邊設備：周邊設備包括信號源桌面接入系統，線纜、接插件、機柜、電源部分等等

二、無縫拼接和邊緣融合的區別

拼接是兩臺投影儀的邊沿對齊，無重疊部分，融合是把兩臺投影機重疊。

邊緣融合技術就是將一組投影機投射出的畫面進行邊緣重疊，并通過融合技術顯示出一個沒有縫隙　更加明亮、超大、高分辨率的整幅畫面，畫面的效果就好象是一臺投影機投射的畫質。

當兩臺或多臺投影機組合投射一幅兩面時，會有一部分影像燈光重疊，邊緣融合的更主要功能就是把兩臺投影機重疊部分的燈光亮度逐漸調低，使整幅畫面的亮度一致。

邊沿融合投影技術經歷了三個發展階段：硬邊拼接、重疊拼接和邊沿融合拼接

硬邊拼接（又稱簡單拼接)：即兩臺投影儀的邊沿對齊，無重疊部分。顯示效果上表現為整幅畫面被一道縫分割開。如果投影儀邊緣未做亮度增強處理，該接縫顯示為黑色；如果投影儀邊緣做了亮度增強處理，該接縫顯示為白色。

簡單重疊：即兩臺投影儀的畫面有部分重疊，但沒有作淡進淡出處理，因此重疊部分的亮度為整幅其余部分的2倍，在顯示效果上表現為重疊部分為一亮條。

邊沿融合：與簡單重疊方法相比，左投影儀的右邊重疊部分的亮度線性衰減，右投影儀的左邊重疊部分的亮度線性增加。在顯示效果上表現為整幅畫面亮度完全一致。

三、什么是大屏拼接系統？

大屏/多屏拼接，除了硬件上要滿足要求，拼接系統也是必不可少的。大屏幕拼接系統，主要有三個系統，即LCD顯示單元拼接、PDP顯示單元拼接和DLP背投顯示單元拼接。其中前二者屬于平板顯示單元拼接系統，后者屬于投影單元拼接系統。

PDP大屏拼接系統

PDP是一種利用氣體放電的顯示技術，其工作原理與日光燈很相似。它采用了等離子管作為發光元件，屏幕上每一個等離子管對應一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，形成一個個放電空間。放電空間內充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質，在兩塊玻璃基板的內側面上涂有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。當向電極上加入電壓，放電空間內的混合氣體便發生等離子體放電現象，也稱電漿效應。等離子體放電產生紫外線，紫外線激發涂有紅綠藍熒光粉的熒光屏，熒光屏發射出可見光，顯現出圖像。

PDP單元拼接具有顏色鮮亮、高對比度以及高亮度的優點，同時也具有其自身無法克服的缺點。等離子由于耗電量與發熱量很大，會產生嚴重灼傷現象，并不適用于長期靜態畫面顯示監控。并且PDP單元用于拼接之后，整機升溫更高，致使設備容易燒毀。此外，目前市面上等離子拼接幕墻價格較高，一般一平方米的價格高達十幾萬。今天，在低碳、節能已經成為主流趨勢，對于大多數普通用戶來說，等離子拼接顯然不是其更優選擇。

LCD拼接

LCD大屏拼接，是采用LCD顯示單元拼接的方式，通過拼接控制軟件系統，來實現大屏幕顯示效果的一種拼接屏體。DID以其優良的性價比在LCD平板拼接技術中一枝獨秀。

LCD拼接具有厚度薄、重量輕、低能耗、長壽命、無輻射等優點，而且其畫面細膩、分辨率高，各項關鍵性能指標的優秀表現，已使它成為發展主流，前景看好。作為拼接顯示終端，LCD盡管有上述優點，但是作為拼接顯示單元，其缺點也是致命的：那就是目前其拼縫教大，且在三種拼接顯示單元中更大，令許多用戶不得不忍痛舍棄。

就目前的發展態勢來看，作為新生技術，盡管LCD拼接存在嚴重的缺陷，但是大屏拼接業內大多數人士還是對其寄予厚望。如今大屏拼接系統的發展需求已經日益明朗——那就是在拼接墻上可以不受限制地顯示多路高清晰動態畫面。其中顯示單元要想進一步發展，高清晰，細拼縫，輕薄低功耗是發展方向;而在三種顯示單元中，只有LCD能承擔這一重任。隨著三星推出了綜合拼縫7.3mm的拼接屏。這一重大突破不僅給MPDP和DLP拼接帶來巨大的沖擊，而且為LCD拼接的進一步普及應用也是意義非凡。

著眼于LCD拼接的低能耗、長壽命，高清晰的特質，安防監控領域對其青睞有加。從目前中國市場的應用趨勢來看，在國家重點交通、運輸樞紐、大型的場館等重要部位，越來越多地采用LCD大屏幕建立監控指揮系統已經成為一種趨勢。特別在安防監控領域，LCD大屏幕系統拼接墻正在漸漸的取代傳統的CRT、DLP拼接墻，成為專業安防監控拼接大屏的首選繼任者。另外，作為數字告示的顯示終端，業界對液晶拼接也是青睞有加。

DLP拼接系統

DLP投影技術是應用了數字微鏡晶片(DMD)來做主要關鍵元件以實現數字光學處理過程。其原理是將光源藉由一個積分器(Integrator)，將光均勻化，通過一個有色彩三原色的色環(ColorWheel)，將光分成R、G、B三色，再將色彩由透鏡成像在DMD上。以同步訊號的方法，把數字旋轉鏡片的電訊號，將連續光轉為灰階，配合R、G、B三種顏色而將色彩表現出來，更后在經過鏡頭投影成像。

DLP大屏幕拼接系統以DLP投影機為主并配以圖像處理器組成的高亮度，高分辨率色彩逼真的電視墻，能夠顯示各種計算機、網絡信號以及視頻信號，畫面能任意漫游、開窗、放大縮小和疊加。此外，相較于其他拼接技術，DLP拼接的突出優勢是“零縫隙”，其物理縫隙畫面整體顯示效果良好。而且，DLP拼接系統對于環境的要求較低，從而使得運行成本降低。

DLP拼接作為發展多年的主流技術，其一直存在的技術缺點就是色彩的飽和度提不上去。而對此，近年來發展起來的等離子及液晶就能很好的克服。因此，面對兩種新興技術的夾擊，近年來DIP拼接的市場占有率也出現了大幅下降。然而，對此大多數的業內人士并不持悲觀態度。接縫時等離子與液晶無法逾越的鴻溝，對于拼縫要求較高的領域，如模擬仿真、氣象、軌道交通調度等應用市場，DIP仍是其首選。另外，數字告示產業的迅速展開，對于大屏拼接市場是一股很強的推動力。作為數字告示顯示終端的大屏系統，從目前市場易用來看，主要是液晶拼接和DLP拼接。雖然液晶拼接的應用較為廣泛，但是對于在顯示地圖、流程圖和工程設計圖紙等需要精細顯示，不允許丟失顯示細節的數字告示系統中，無縫感的DLP背投拼接技術仍是首選。

針對DLP背投的光源瓶頸，近來推出的LED光源成為了很好的突破，這對于DLP拼接的應用推廣助力強大?；诩夹g的成熟以及市場占有率的優勢，業內專家認為DLP拼接的未來發展之路還是光明大道。

四、大屏融合的屏幕要求

在大屏融合投影系統整體資金比例中，大屏融合的屏幕可能只占有較少的一部分，但是對于整個系統的效果而言，卻是至關重要的，如果大屏融合屏幕選擇不合適，也就是屏幕的材質、增益以及半增益、視角均勻度、平整度、分辨率、對比度和尺寸大小，其中任何一類不達標，就相當于整個系統設置了一個瓶頸，無論系統其他設備性能多么優良，整體視覺效果都會受到抑制，無法把系統的完美性能充分表現出來。在以前的大屏融合投影系統中，由于受技術限制，投影機的亮度無法做到很高，所以為了增加投影亮度，對屏幕一般都要求比較高的增益率，但是這樣會影響對比度和色彩細膩程度。如今投影技術的發展非常迅速，投影機的亮度已經不是問題，所以對投影幕的要求中，增益率就放在了較低的位置，而主要考慮屏幕的平整度，視角對比度和均勻度。在這種應用里選擇增益是1.0（＋/－0.5）的屏幕可以獲得更好的成像效果。原因是當屏幕的增益越大屏幕的視角就會越小，如果觀眾不在屏幕的正中間時很容易就看見屏幕的融合部分，這樣整體看來就顯得圖像的均勻度很差。

五、投影環形融合

投影環形融合系統使用多臺投影機組成環形投影屏幕，環形投影屏幕半徑為360度弧度；由于其屏幕半徑大且360度閉合，觀眾身處環幕中間，視覺完全被包圍，再配合環繞立體聲系統，使觀眾充分體驗一種高度身臨其境的三維立體視聽感覺，獲得一具有高度沉浸感的可視環境，是傳統屏幕投影不能比擬的。

投影環形融合系統可以理解為，基于環幕投影系統影院系統方案包含環幕系統和環幕投影，環幕影院的屏幕和一般的電影屏幕不同，環幕影院采用柱面投影屏幕，將觀賞者圍繞在中心。屏幕上超長跨度的廣闊畫面充滿觀賞者的視野，全方位立體聲音與影片情節相輔相成、完美配合，演繹精彩絕倫的沉浸式視聽享受。

環幕投影視覺寬闊，360度空間成像表現，極具立體感：其以高新科技展示投影影像，時尚震撼。環幕具有良好的物理機械性能，熱膨脹系數?。ㄘ?次方級），熱變形溫度較高（高于一百攝氏度）抗拉強度高，同時還具有良好的耐侯性，對濕熱、潮濕、鹽物氣不敏感，并且具有較好的化學穩定性，對硫酸、鹽酸和洗調劑不產生化學反應。在生產在技術上利用光的漫反射原理，對金屬鋁箔進行特殊的表面處理，幕面平整光潔而且曲率均勻。同時，能夠排除90%的雜光。所以，即使在室內明亮依然能保持鮮艷的色彩和清晰的影像。屏幕牢固耐用，使用壽命可長達10年以上！

環幕系統的弧度有多種選擇，環形幕半徑通常有100～360弧度不等，可根據場地具體情況進行個性化設計和施工，保證環幕影院效果。

環形幕優勢

1、帶來超強的沉浸式逼真視聽感受，是傳統平幕投影顯示設備所不能比擬的；

2、極高的圖像分辨率、無任何變形失真的三維立體影像；

3、畫面超大，色彩純真，場景宏大、逼真。

環形幕特點

1、支持超大尺寸的平面投幕、柱面（環形）投影幕和球面投影幕及各種異型投影幕顯示環境；

2、增加整屏圖像的亮度及其分辨率；

3、正、背投可選，縮短投影機投射距離；

4、徹底消除圖像邊緣的物理拼縫，實現圖象的完整一體化、無失真、多通道無縫拼接；

5、增強圖像層次感；

6、用戶可隨意移動窗口和調整尺寸以滿足具體需求。

運用領域

（一）、展覽展示、工業設計、教育培訓、會議中心等專業領域；

（二）、視頻會議、學術報告、技術講座和多功能會議；

（三）、虛擬戰場仿真、數字城市規劃、三維地理信息系統等大型場景仿真環境；

（四）、交通指揮監控中心、網管中心的建立；

（五）、科技館、天文臺、地震局、宇航局、學校、博物館、展覽館等場所，通過視頻的方式，展示有關宇宙、星球、衛星、地震、海洋、大氣等科普教育內容；

（六）、企業展廳、政府展廳、電影院、娛樂場所、高級商務會所、旅游景區等，可以很好的進行品牌的展示，提高宣傳效果。

六、多通道立體環幕投影系統

立體投影分為主動式和被動式立體（又稱為偏光式和不閃式）。被動式立體投影系統是使用兩臺投影機，一臺投射左眼圖像，另外一臺投射右眼圖像，將左右眼圖像同時投射到屏幕上，投影機鏡頭前安裝偏振光片，使投射的光線變成偏振光，而觀眾配帶的立體眼鏡的鏡片也是偏振光片，并且左眼的偏振片與投射左眼圖像的投影機的偏振光片的偏振方向是相同的，右眼的偏振片與投射右眼圖像的投影機的偏振光片的偏振方向是相同的，這樣左眼圖像只能透過左眼鏡片，而右眼圖像也只能透過右眼鏡片，從而使觀眾看到立體的圖像，一般的投影方式都是由一個圖形通道驅動一臺投影機。在多投影機的系統中就需要都投影通道來支持，這就是多通道立體環幕系統。