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边融合技术

 
文章作者:王龙军
来源:本站原创
浏览次数:1817
 
添加时间:2007-12-16 8:35:37
提交会员:王龙军
 

    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。大到指挥监控中心、网管中心的建立,小到视频会议、学术报告、技术讲座和多功能会议的进行,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,而正在逐步成为适应这一需求的有效途径。

一、什么是边缘融合技术

  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亮度逐渐调低,使整幅画面的亮度一致。

二、边缘融合的优势

  1. 增加图像尺寸;画面的完整性

  多台投影机拼接投射出来的画面一定比单台投影机投射出来的画面尺寸更大;鲜艳靓丽的画面,能带给人们不同凡响的视觉冲击,采用无缝边缘融合技术拼接而成的画面,要很大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性(如下图所示)。

  

简单拼接                    简单重叠

边缘融合

  2、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被提高了。比如,一台投影机的物理分辨率是800 x600,三台投影机融合25%后,图像的分辨率就变成了2000 x600。

  3、超高分辨率

  同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1600x1200像素的三个或更多通道的合成图像。 如果融合25%的像素,可以通过减去多余的交叠像素产生的4000x1200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,合成后的分辨率是减去交叠区域像素后的总和。

  4.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(4000x3000mm)的屏幕,如果要求没有物理和光学拼缝,我们将只能采用一台投影机,投影距离=镜头焦距x屏幕宽度,采用光角镜头1.2:1,我们的投影距离也要4.8米,现在,我们采用了融边技术,同样画面没有各种缝痕,我们的距离只需要2.4。

  5.特殊形状的屏幕上投射成像

  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投影距离才可以覆盖整个屏幕,而多台投影机的组合不仅可以使投射画面变大投影距离缩短,而且可使弧弦距缩短到尽量小,对图像分辨率、明亮度和聚集效果来说是一个更好的选择。

  6、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。

 

三、边缘融合系统与传统拼接的差异

  边缘融合拼接系统和传统拼接相比较,主要有以下差异:

  1、在传统拼接系统中,由于采用多块单独屏幕组成一个屏幕显示体,各个屏幕之间虽然采用同一材料,但是由于制作时间、制作环境上的不同,使得不同屏幕的热胀冷缩存在客观差异,这就导致整个系统在使用一段时间后会出现一些小的物理变化,进而影响整个系统的稳定和效果。而融合拼接由于采用了一整块屏幕,制作时间、材料、工艺水平完全一致,从而消除了上述隐患。

  2、在融合拼接中,由于采用整幅屏幕,所以消除了传统拼接存在的屏幕间的物理缝隙,从而使得屏幕显示图象整幅保持完整,无人为分割。而采用融合处理技术后,更消除了光学缝隙,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,无任何物理或光学分割,保证了显示图像的完整性和美观性。这在显示地图、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。

  3、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。

  4、在融合拼接系统中,由于在处理器中对投影显示图象进行了处理,可以对不同投影信号间的色差、亮差、均匀度进行调整,这也使得该系统显示的图象质量优于传统拼接系统。

  5、边缘融合图像处理器除了具有边缘融合和图像多画面处理功能外,还具有图像存储和调用功能,可以把本身存储的高分辨率图像直接作为大屏幕系统的背景进行显示,这在实际使用中非常有实用价值。


三、边缘融合的方式

  在实际应用中通常会有以下三种方式:

  1 宽视角的排列


  2 多台投影机垂直堆积产生纵向的显示画面;    3 多台投影机堆积出更高更宽幅的超大画面

                                            

四、 融合系统应用设备分析

  1、投影机

  考虑到高亮度、高可靠性和高均匀性的要求,投影机我们推荐使用继CRT、a- LCD 、单片DLP、三片多晶硅LCD 投影显示技术以后的最新一代三片式高对比度D L P 投影显示系统。它以红、绿、蓝三片DMD(Digital Micormirror Device)数字微镜作为成像器件。每片DMD由很多微镜组成,每个微镜对应一个像素点,DLP 投影机的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。DLP 投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。其主要特点如下:

  A.数字优势
  数字技术的采用,使图像灰度等级提高,图像噪声消失,画面质量稳定,数字图像非常精确。

  B.无缝优势
  可显示高品质的无缝图像。同样的像素点,DLP投影机能产生画面均匀,色彩锐利更高品质的无缝图像。

  C.显示效果
  DLP 投影单元的亮度均匀性、色彩均匀性、灰度等级等技术指标和实际显示效果均比传统CRT、LCD技高一筹,特别适用于大画面的投影显示。

  光学核心寿命

  根据美国德州仪器发表的技术白皮书,DLP的核心寿命长达100, 000 小时,不存在LCD投影机由于工作环境温度高而出现液晶板老化等问题,特别适用于高亮度显示环境。


  2、边缘融合处理器

  边缘融合处理器是一台使你很容易从独立屏幕的演示过渡到采用多个投影机生成的无缝宽屏幕演示的核心设备。

  边缘融合、多路输入源选择、无缝切换、图像处理和操作人员控制等功能全部由一台大屏幕处理器来实现和操作,可满足支持多窗口显示的,且以无缝融合宽屏信号为背景的多画面显示显示应用要求。处理器视频处理包括数据复制,以生成重迭投影区域,以及重叠图像的边缘羽化。数据重叠和边缘羽化的交叉数据幅度可由用户编程。

  经过这台处理器进行屏幕拼接处理及边缘融合处理后,整个系统可实现下列功能:

  (1)、多个信号输入

  根据要求,系统可配置为多个信号源输入,每个输入均可在高分辨下被处理。对于多屏安装,每个信号源输入安装使用的屏幕的数量被复制。

  (2)、多个通道输出

  VRP-BLENDER具有多个标准的DVI A/D 输出,可支持任何显示终端。对于每个输出通道,分辨率最高可支持UXGA(1600x1200)。

  (3)、高级的效果控制

  ·视窗控制
  可以像素精度定义视窗的位置和大小,由此来显示窗口的输入。

  ·数字放大
  在每一视窗内,均可对图像进行所需的缩放。

  ·特效控制
  选择产生奇特形状的重叠、镜像效果、阴影三维立体效果、淡入淡出、飞进飞出等。

  ·次序控制
  所叠加的窗口可以动态方式存在,用户可决定任一窗口放置的前后次序。

  ·边缘融合
  内置的边缘融合功能和羽化特性可产生光滑的全景重叠。

  ·直观、简洁的控制软件
  控制软件通过友好的管理界面,数字化的处理方式,方便用户进行信号选择、显示布局、画面处理的多种管理功能。

  3、控制端

  边缘融合器的控制端可采用电脑、控制台式中央集中控制系统。

  4、信号源

  组成边缘融合系统的信号源可以是多种多样。例如现在工程中常用的有:VGA(笔记本、台式机、图形工作站),Video(摄像机、DVD)以及DVI、SDI(广播级信号源)HD SDI等等。

  5、屏幕

  在大屏幕投影系统整体资金比例中,屏幕可能只占用较少的一部分,但是对于整个系统的效果而言,却是至关重要的,如果投影屏幕选择不合适,就相当于整个系统设置了一个瓶颈,无论系统其他设备性能多么优良,整体视觉效果都会受到抑制,无法把系统的完美性能充分表现出来。

  在以前的投影系统中,由于受技术限制,投影机的亮度无法做到很高,所以为了增加投影亮度。对屏幕一般都要求比较高的增益率,但是这样会影响对比度和色彩细腻程度。如今投影技术的发展非常迅速,投影机的亮度已经不是问题,所以对投影幕的要求中,增益率就放在了比较低的位置,而主要考虑屏幕的平整度、视角对比度和均匀度。

 

五、设计边缘融合的步骤

  1、 确定大概尺寸
  2、 确定投影机的数量 
  3、 选择投影机(确定投影机亮度、分辨率、镜头);
  4、 选择屏幕(考虑屏幕增益、均匀度、平整度);
  5、 选择融合处理器;
  6、 预设软边融合的区域值;
  7、 安装及校准屏幕和投影机
  8、 调试系统及测试。
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