3.1 技術背景
邊緣融合的應用來源于指揮監(jiān)控、視景仿真、立體影院系統(tǒng)。是適應人們追求亮麗的超大畫面、純真的色彩、高分辨率的顯示效果的這一需求而產(chǎn)生的，它在增大畫面、提高亮度、分辨率等方面有著十分明顯的優(yōu)勢。
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，畫面的效果就好像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，邊緣融合的最主要功能就是把兩臺投影機重疊部分的燈光進行漸變調整，使重疊區(qū)的亮度對比度與周邊圖像一致，從而使整副畫面完整統(tǒng)一，絲毫看不出是多臺投影機拼接的結果。
邊緣融合大屏幕顯示系統(tǒng)可以精確細致地顯示每個精細而且微小的畫面，整套系統(tǒng)展現(xiàn)出來是整幅無縫的畫面，不論是光學拼縫還是物理拼縫，都不會存在，帶給觀眾震撼的視覺沖擊和享受，讓一切數(shù)據(jù)完美再現(xiàn)！邊緣融合技術起初應用于軍方模擬仿真系統(tǒng)，隨著科技的不斷發(fā)展，成本的不斷下降，邊緣融合大屏幕系統(tǒng)已經(jīng)逐步的進入指控監(jiān)控中心、主題場館、仿真游戲等大屏幕顯示系統(tǒng)
邊緣融合技術經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：硬邊拼接、重疊拼接和邊緣融合拼接。
硬邊拼接，又稱簡單拼接，即兩臺投影儀的邊沿對齊，不做任何其他處理。顯示效果上表現(xiàn)為畫面拼接處有一道縫或疊影。
簡單重疊，即兩臺投影儀的畫面有部分重疊，但沒作淡進淡出處理，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(xiàn)為重疊部分為一亮條。
邊緣融合，與簡單重疊相比，將重疊部分的亮度分別線性衰減和增加，在顯示效果上表現(xiàn)為整幅畫面亮度完全一致。
現(xiàn)在市場上有很多以較小畫面拼圖顯示的有縫拼接方式，如LED拼接墻、PDP拼接墻、LCD/DLP投影箱體的拼接墻等，由于是一個一個的畫面拼圖而成，從視覺效果看，畫面缺乏完整性，而且由于多個單元箱體組成，亮度色彩一致性差，故障率也相對較高。
3.2總體設計
根據(jù)技術分析和多年的項目經(jīng)驗，核心設備采用多通道圖像校正融合機，對多通道投影圖像進行像素級的幾何校正、自動色彩校正、無痕邊緣融合等綜合處理，構建無縫統(tǒng)一、色彩均勻、高分辨率的整體畫面，完美實現(xiàn)大屏幕顯示的應用。
整個系統(tǒng)包括數(shù)字圖像校正融合機、圖像控制器、投影幕、投影機、各類視頻信號源、中控、矩陣以及相關輔助配件等組成。
3.3 系統(tǒng)功能特點
3.3.1 系統(tǒng)功能
處理并輸出多路圖像信號，組成一個無縫、連續(xù)、亮度均勻、色度一致的完美大畫面。
支持DVI-I標準，兼容DVI-D與VGA信號，支持各種圖形工作站和投影機。
幾何校正精度達0.1像素，保持投影畫面不變形失真。
能快捷方便的對不同通道投影畫面進行亮度色彩校正，保證亮度均勻、色彩一致，適合各種投影儀。
對多通道畫面進行邊緣融合處理，支持平幕、環(huán)幕、球幕、二次曲幕等各種曲幕的邊緣融合，支持XGA 1024×768，SXGA 1280×1024,1400x1050圖像分辨率。
利用多屏圖形控制技術，多路視頻圖像、計算機顯示畫面、網(wǎng)絡遠程桌面可按任意大小、位置開窗顯示在大屏幕上，可任意跨屏移動、疊加。
可快速切換多套圖像窗口顯示方案，以單屏、多屏、全屏、跨屏等多種方式來控制顯示多路圖像信號。
可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程控制與調試。
3.3.2 系統(tǒng)特點
2通道背投幕：6M *2M米，投影機：畫面大亮度高色彩均勻，具有沖擊震撼的視覺效果。
整體畫面分辨率達到1848×768。
幾何校正精確到0.1像素，無模糊錯位現(xiàn)象，適用于不同的屏幕形狀。
支持快速自動校正與Alpha/Gamma精確手動校正，不受校正環(huán)境限制。色彩失真< 2％，肉眼均無法分辨。
融合算法科學先進，操作簡單，效果完美。
32位彩色顯示，圖像處理可達30FPS。
各通道精確同步，精確度達0.05秒。
整套系統(tǒng)設備兼容可靠，可提供長時間連續(xù)穩(wěn)定運行。
維護方便，操作靈活，多套方案自由切換。
3.4 與傳統(tǒng)大屏拼接比較
傳統(tǒng)常用的大屏拼接主要有CRT背投、LCD背投、DLP背投等背投箱體拼接方式以及PDP、LED等顯示屏拼接方式。
邊緣融合大屏幕無縫顯示畫面有著無縫、連續(xù)、亮度均勻、色度一致的顯著特點，這是以上傳統(tǒng)大屏拼接望塵莫及的，它們與邊緣融合無縫投影顯示系統(tǒng)相比，都有著共同的缺點：
物理拼縫：背投箱體和顯示屏的傳統(tǒng)拼接方式都有物理拼縫，根據(jù)單元拼接體的檔次高低，其拼縫寬度從1公分內到數(shù)公分不等，不論寬窄，視覺上都有明顯的拼縫效果，這是不可避免的，這對畫面將造成割裂感，特別是滿屏或跨屏顯示大幅畫面時，會破壞畫面在觀眾中完美顯示的效果，沒有沖擊震撼力，達不到理想效果。
幅面限制：背投箱體和顯示屏的拼接方式在幅面上受到很大的限制，由于拼接單體是平面的，它們的拼接工程也僅局限于平面，不能制造弧面或球面的特殊效果，觀看效果平淡無奇，更談不上立體感、沉浸感等特殊效果。
而且，背投箱體和顯示屏由于本身的重量以及材料特性，其拼接的單元數(shù)量或尺寸高度都受到局限，做得越大安全系數(shù)越低，運行沒有保障。而目前邊緣融合所需的顯示載體是屏幕，目前最大的無縫整張屏幕可以做到100米×5.0米，拼接屏幕可以更大。
亮度色彩不均勻：傳統(tǒng)拼接方式都是由多個獨立的顯示單元組成，很難保證亮度色彩均勻一致，特別是隨著使用時間加長，每個顯示單元亮度衰減，色彩還原性遍差，更難保證整個系統(tǒng)的亮度色彩的均勻統(tǒng)一。
對于背投箱體，單元屏幕的中心亮度與四角周邊亮度往往不一致，中心會相對亮一些，以致拼縫效果更明顯，這與投影機鏡頭以及光學透鏡屏的光焦匹配有關，而且會隨著使用時間增長而加劇。
操作維護麻煩：拼接單元過多，拼接的方案設置，矩陣的切換等操作都相當麻煩。設備線纜錯綜復雜，不便于維護管理和故障檢測，易形成干擾。
故障率高：多個顯示單元共同完成一個顯示系統(tǒng)工程，而只要有1個顯示單元出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將無法正常運行，進行維修或更換設備重新調試系統(tǒng)，都將會帶來很多的損失與不便。由于有多個顯示單元，這樣整套系統(tǒng)的故障率將比較高，不但耽誤了使用，維護維修工程也繁雜而昂貴。
不論是CRT/ LCD/DLP背投拼接還是PDP、LCD、LED顯示屏拼接，除了以上共同的不足外，都有著各自的特點：
CRT背投拼接： CRT表示陰極射線管，3管投影，是應用最早的拼接方式，色彩還原性好，價格便宜，但亮度低，分辨率較低，體積龐大，單元面積小，一般低于40寸，已經(jīng)逐漸退出市場。
LCD背投拼接：LCD 分辨率高，價格低廉。但色彩還原性、色彩一致性和亮度均勻性不太理想，不能長時間連續(xù)使用。它的成像器件是液晶板，由于其本身物理特性，液晶板的壽命受溫度和濕度影響較大，長時間連續(xù)使用，易使液晶板老化。
DLP背投拼接： DLP是一種新興的投影技術，DLP數(shù)字光處理技術是采用全數(shù)字技術處理圖象。用DMD數(shù)字微鏡作為光學成像器件，來調制投影機中的視頻信號，驅動DMD光學系統(tǒng)，通過投影透鏡來完成數(shù)字投影顯示的，它內部的光學成像部分的總光效率高達60%左右，具備亮度高的特點，而且可以長時間運行，燈泡壽命長，不存在液晶板老化等常見投影問題。三芯片DLP投影機的三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需再使用色輪濾光。其分辨率也比較高，不經(jīng)壓縮分辨率可達到1280×1024。加上DLP投影機可到10bit 的數(shù)字處理，滿足寬帶視頻需求。
總的來說，DLP背投拼接具備亮度高，色彩還原性高，高辨率，可以長時間連續(xù)使用，造價昂貴，單片DLP具有彩虹效應，在背投箱體拼接工程中，較CRT,LCD優(yōu)勢較為明顯。
PDP拼接：PDP等離子顯示屏是一種利用氣體放電的顯示裝置。PDP顯示技術對比度和亮度都較高，箱體較其它顯示技術要薄，安裝調試較簡單。但其分辨率低；拼縫大，一般達數(shù)厘米；壽命和無故障時間短；耗電量大，發(fā)熱量也很大，因此背板必須安裝風扇用于散熱，這樣導致風扇的噪音也較大。
LCD液晶屏拼接: LCD液晶屏拼接具備體積輕巧，功耗散熱少，精確還原圖形，畫面穩(wěn)定不閃爍。由于液晶分子不能自己發(fā)光，液晶顯示器需要靠外界光源輔助發(fā)光，因此，亮度與對比度都較低，而且可視角小。各象素點容易產(chǎn)生“壞點”而且無法維修。
LED拼接：LED顯示屏的優(yōu)點是亮度高、視角廣，缺點是象素點密度不高，清晰度較低，不適合近距離觀看。目前商品化的室內全彩LED顯示屏的密度最高做到P4，即62，500象素/㎡。
3.5 核心設備介紹
3.5.1 數(shù)字圖像校正融合機功能特點
圖像校正融合機系列是構建多通道投影無縫顯示系統(tǒng)的核心設備。可對圖形進行單像素幾何校正、自動色彩校正、無痕邊緣融合等綜合處理，構建無縫統(tǒng)一、色彩均勻、無變形失真的畫面，完美實現(xiàn)大屏顯示應用。適用于各種投影儀，調試簡易，輕松構建包括平面、柱面及球面在內的任意屏幕形狀大屏幕投影系統(tǒng)。
圖像校正融合機系列功能特點：
單像素幾何校正，校正精度為0.1像素，任意屏幕均無變形失真，跨幅文字清晰無錯位
色彩平衡，色彩失真低于2％，色彩統(tǒng)一，肉眼無法分辨。
無痕邊緣融合，圖像融合效果非常完美無縫。
多種信號綜合顯示,兼容DVI-D/VGA信號，支持“DVI進DVI出”，“VGA進DVI出”，“VGA進VGA出”等三種模式。
各類高清晰數(shù)字電影曲面投影放映。
創(chuàng)造大屏幕游戲娛樂極限視覺環(huán)境。
調試簡易，主要參數(shù)均自動調整，配合手動微調，輕松達到完美狀態(tài)。
兼容適用于各種平幕、曲幕、球幕、二次曲幕等各類屏幕及各種檔次、各種品牌的投影儀
由于實際工程環(huán)境測量過程不可避免的引入誤差，僅使用以上介紹的幾何參數(shù)設置還無法得到精確的幾何校正效果。所以圖像校正融合機配置中心提供補償修正參數(shù)，對畫面的幾何形狀進行微調，可得到0.1像素級的幾何校正精度，以保證投影畫面完全不失真。
色彩校正 色彩校正的目的是減小不同投影機之間的色彩差異。配置中心通過對當前通道的色彩進行校正，使該通道的色彩與目標通道的色彩一致。依次對除了目標通道之外的其他通道的色彩進行校正，從而達到所有通道色彩一致。
在正常環(huán)境下，色彩校正可以達到完美一致的效果。從而保證在現(xiàn)場燈光環(huán)境惡劣的情況下也能完美的完成校正。
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邊緣融合：邊緣融合是將相鄰通道的重疊部分進行消隱處理，使其亮度、對比度與周邊通道部分保持協(xié)調一致，將整個屏幕完全融為一體，滿足無縫顯示的要求。
圖像校正融合機采用科學先進算法，只需要對每個通道需要融合的邊緣以及相鄰通道進行選擇，設置好融合帶寬度象素值（一般為128或256象素）、融合區(qū)域以及融合參數(shù)，即可以自動完成邊緣融合處理，簡單快速，效果完美。
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3.5.2 多通道數(shù)字圖像控制器
圖像融合控制器具有技術領先的集成仿真顯示與會議監(jiān)控顯示系統(tǒng)功能，是一體化的無縫融合投影顯示墻處理器產(chǎn)品，適應各種平面及曲面屏幕。配合RGB 矩陣、AV 矩陣可以接收多路視頻信號及RGB 信號進行大幅面圖像的拼接控制處理，可看成一臺獨立的邏輯屏設備，各路信息可在大屏上任意窗口漫游顯示，窗口大小可隨意控制。
圖形控制器功能及特點：
輸入：支持2路RGB 信號輸入；4路視頻信號輸入。本型號可擴展至8路RGB，36路視頻。
輸出：支持2屏處理，輸出2路VGA,1024×768、1280×1024，60Hz；
處理：具有邊帶生成功能，可生成公共像素，包括生成RGB
及Video 窗口的疊加帶,各種活動視頻、 RGB 信號和來自網(wǎng)絡的計算
機桌面和窗口等各種類型的圖像信號可在高分辨率單一邏輯屏上以
窗口方式任意大小、任意位置顯示，并可以自由移動、任意縮放、任
意疊加顯示 ，投影機之間不再有邊界阻隔。
操作：支持本機播放DVD、顯示W(wǎng)ORD、PPT 文檔，運行各種二維多媒
體程序。
支持遠程控制： 支持本地控制，同時也支持遠程控制。提供網(wǎng)絡訪
問和遠程控制功能，任何與控制器聯(lián)網(wǎng)的計算機都可以通過網(wǎng)絡傳輸
指令作為遠程控制臺或控制 PC 使用，利用它的鍵盤和鼠標就能夠對
投影墻進行實時遠程控制，大大增強了系統(tǒng)控制的靈活性。
支持多用戶控制： 支持多個用戶可以同時對大屏幕進行操作控制，
即可以設定不同的用戶分別控制與操作顯示墻的不同區(qū)域，也可以設
定不同用戶可同時對顯示墻的同一區(qū)域進行控制與操作。
其它性能特點：核心處理器具有很強的擴充性，可擴充支持多達 8 路RGB 信號、 36 路視頻信號同時開窗顯示，支持任意位置、任意大小開窗、任意跨屏開窗、任意共屏、疊加開窗，各顯示窗口可任意放大縮小。支持全制式視頻信號輸入。兼容 PAL\NTSC\SECAM 制式。支持網(wǎng)絡多網(wǎng)段抓屏，遵循 TCP/IP 協(xié)議，支持 IEEE802.3u 快速以太網(wǎng)標準和 IEEE802.3 以太網(wǎng)標準。
3.5.3投影機及吊架
由于邊緣融合無縫顯示系統(tǒng)大都應用在性能要求極高的特殊應用場所，對于設備的高可靠性要求也高，對其技術指標有更嚴格的要求。
分辨率：為了保證圖像不失真，用于邊緣融合的投影機只能使用其真實分辨率。為了表現(xiàn)圖像細節(jié)，投影儀的真實分辨率至少應為1280×1024。
亮度：在邊緣融合無縫顯示系統(tǒng)中，一般采用多通道大屏幕，要選用足夠高流明亮度的投影機，才能保證觀眾的沉浸感。
對比度：邊緣融合對畫面的質量要求高，如指揮監(jiān)控，視景等的應用，如果圖像對比度太低，會降低顯示場景的真實感。同時，對比度太低的投影儀做無縫拼接處理，效果很差。
亮度一致性、圖像還原度：亮度一致性是影響邊緣融合效果的重要因素之一。邊緣融合無縫顯示系統(tǒng)要求投影機的亮度一致性達到90%以上。
雙燈系統(tǒng)：雙燈系統(tǒng)一方面能大大提高了投影機的亮度，另一方面，允許在單燈模式下的智能燈泡切換，利于延長的燈泡的使用壽命。同時，內置的燈泡冗余可以使機器在一個燈泡出故障時仍然能夠正常工作。
網(wǎng)絡連接控制功能：良好的網(wǎng)絡連接能力，便于中央集中控制或網(wǎng)絡遠程控制。
長時間的穩(wěn)定工作：在邊緣融合無縫顯示系統(tǒng)中，投影機的穩(wěn)定性是最基本的要求。建議選用投影機的平均無故障率時間（MTBF）至少保證3000 h；另外投影機的長時間不間斷的工作也是一個重要指標，這個尤其體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)中應用的投影機上。
由于多通道投影無縫顯示系統(tǒng)對應用性能要求極高，且環(huán)境場合特殊，必須保證穩(wěn)定可靠性。另外，實際分辨率、亮度，特別是對比度和色彩統(tǒng)一還原性各方面也非常重要。
3.5.4切換矩陣
切換矩陣主要完成大屏幕計算機和視音頻信號的選擇切換功能。邊緣融合投影機的數(shù)量比較多，信號源也比較多，每路信號可以任意調用，切換，輸送。矩陣的選擇一般根據(jù)帶寬、格式、輸入輸出數(shù)量、切換通道記憶、是否易控等指標進行選擇。
3.6系統(tǒng)環(huán)境設計和要求
3.6.1基本要求
為保證項目實施的順利進行，保護系統(tǒng)設備的正常工作,設備的安裝現(xiàn)場須滿足以下環(huán)境條件：
安裝地面要求平整結實，承重力強，不變形。
投影機基座一般直接與水泥地面（或地板磚、復合木地板）接觸，以保證地面長期承重受力不變形。
如果控制室地面為抗靜電地板或木地板，則應預留出投影機基座與地面接觸的空余部分；如果一定要將投影機基座安裝在抗靜電地板或木地板上，則地板下方必須用鋼槽或其它方式承墊加固處理。
承重要求：地面單位面積長期承重能力應大于單位面積總重量的2倍以上。
3.6.2操作控制臺（室）裝修及設備位置要求
操作控制電腦的位置應在投影屏幕的對面（或稍側面），要求操作員可以方便直觀的看到大屏的操作。如果有專門隔斷的操作控制室，則操作控制室與大屏顯示室之應有透明玻璃，方便操作員的觀看。
控制電腦應盡可能位于投影屏的正對面方向，并與投影屏有合適的距離，以便于投影機調試、色彩調整等操作。
圖形控制器的擺放應位于屏幕墻旁邊或后面的通道（機柜內），應盡量靠近投影箱體的接口，最大程度的減少DVI(或RGB)走線距離。
3.6.3光線要求
燈光照明建議采用內藏筒燈，燈光不宜直接對準屏幕方向，距離屏幕保持3米以外，以免影響投射效果。
如果控制室的窗戶較大，應避免日照光線直射，用窗簾遮光，窗簾應采用深色。
3.6.4走線及線槽要求
弱電線纜（RGB、視頻、網(wǎng)絡、串口、鼠標鍵盤延長線等）應與強電線纜隔開走線，避免信號干擾。如果是用走線槽，則不能共用一個走線槽，應分不同的走線槽分開走線。
如果是地板磚、復合木地板等固定的地面，要求從信號源（計算機RGB信號、視頻信號）和控制電腦到大屏控制器（或投影機接口）之間要有走線槽，走線距離越短為宜。
如果是抗靜電地板，則走線出口處應開孔，留線纜出口。
3.6.5空調要求
投影系統(tǒng)前面或背面的空調出風口應離投影屏幕2米以上，出風口不能對著投影屏幕。
3.6.6供電電源
考慮到系統(tǒng)可能會遇到特殊情況會發(fā)生斷點再通電的電流沖擊，投影單元本身具備電源保護設計，在停電后立即通電的30秒內，投影單元處在預保護階段，保證了設備的正常安全的運行。
系統(tǒng)的電源為AC 220V ±5%；用有保護接地線的三眼插座；插座數(shù)與投影機數(shù)有關，一般控制器1個，1臺投影機用一路插座。
投影系統(tǒng)和大屏控制器及控制PC等要求同相供電。
電源電壓要穩(wěn)定，可靠，特別防止斷電后立即加電，因此，原則上要求大屏幕投影系統(tǒng)的電源應經(jīng)過相應功率UPS或穩(wěn)壓電源供電。
系統(tǒng)設備要有良好的接地，接地電阻≤5Ω，保證遇到雷擊等特殊狀況時設備不損壞。
3.6.7系統(tǒng)環(huán)境
大屏房間要求有較好的溫度和濕度控制。工作環(huán)境溫度為23ºC±5ºC，相對濕度20%-80%。
屏幕前后空調溫度和濕度應調到同一刻度，以確保投影機散熱和投影屏幕的平整度。
大屏幕房間要求保持干凈，防塵，根據(jù)控制室的具體情況，應有相應的去濕和防塵措施。
消防噴頭盡可能遠離投影墻, 并且要用噴霧滅火劑。
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