三通道融合显示系统
技
术
方
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 ............................................................................................................. - 19 -
3、边缘融合控制器 ................................................................................................. - 20 -
4、RGB高带宽矩阵..................................................................... 错误！未定义书签。
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，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800＊600，三台投影机融合25%后，图像的分辨率就变成了2000＊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（4000＊3000mm）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、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4~6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：
●投影机——接收信号，投射图像
●屏幕——成像
●融合控制设备——采集信号，融合带处理，拼接控制。
●结构件——固定投影机、屏幕
●信号源：视频、计算机
5.1系统配置
序号设备名型号设备简介数量单位
1 拼接融合控制器器DB-3000-BB0310XB 10路RGB输入， 3 路DVI 输出，信
号采集多样化，信号可任意开窗、缩
放、叠加、漫游、任意几何校正。
1 台
2 专业工程投影机爱普生CB-G6150 6500流明亮度，3LCD 技术以平滑的
色彩变换实，对比度：5000：1、分辨
率：1024*768
3 台
3 投影幕乐视显示寸为：2.9米X10.5米，屏幕材
质：进口树脂复合材料铝合金边框
1 套
4 投影机吊架定制专用定做吊架，承重60公斤 3 套
5 信号传输线材高清线缆专用高清线缆 1 批
5.2系统结构
系统结构图
5.3系统功能
●多路视频信号、RGB信号显示画面可大小不同、位置互异地开窗显示在大屏幕上。
●多路信号可同时显示在大屏幕上，能全屏、多画面分割等，自定义设置。
●大屏幕上的显示窗口可任意拖动、缩放、叠加、跨屏、漫游。
系统特点
●采用高亮度、高分辨率的DLP投影机，可以获得明亮、细腻的图像
●可同时显示多路RGB信号和视频信号
●通过对投影机和融合控制器的调整设置，获得良好的亮度、色彩、几何特性。
●边缘融合控制器采用纯硬件构架计，无需CPU内存和操作系统等计算机常规配件，处理
速度极快，稳定性大大高于基于WINDOWS操作系统的“计算机＋板卡”方式的传统控制器。
●边缘融合控制器支持对所有信号窗口进行任意缩放、任意漫游和任意叠加。
●边缘融合控制器是硬件控制器，不需要操作系统支持，上电即可工作，稳定性高。
六、设备简介
1、投影机
为了保证投影机亮度和色彩保持一致，订货时尽量订购同一批次的投影机，同时投影机必须具备恒定光输出功能（CLO），保证多台投影机亮度一致，同时所有图像都经过图像融合拼接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。
投影机的选择我们在上面进行了详细的简介，为了保证大屏幕显示系统的质量和效果，我们采用爱普生CB-G6150专业工程投影机。
投影机性能介绍
6500 流明色彩亮度，可投射大画面
分辨率XGA，呈现高清晰的图像
内置几何校正功能和多屏幕拼接系统，可大屏幕拼接投影
新型液晶板设计，被动3D 投影光利用率高
高画质，采用爱普生原创水晶高清技术
高可靠，采用爱普生原创无机液晶面板
安装简便，选配多款镜头，可360 度灵活安装
高亮的大画面影像
最大亮度6500 流明,即使在演讲大厅、大型会议室和礼堂,爱普生工程投影机也能投射出高质量的图像
三片液晶投影技术
3LCD 技术以平滑的色彩变换实现卓越的图像质量,实现色彩平滑变换,使投影图像更加清晰、炫目。
DICOM SIM 模式
DICOM SIM 模式可以清晰的还原具有更深阴影的医疗图像(如X- 射线数字图像和其他医疗图像),在医疗教学环境中使用。
自动光圈
超高精度自动光圈控制系统可以实现5000:1 的高对比度。该系统可以检测到每个场景的固有亮度水平,并自动调整光输出到最佳水平。因此,即使对于明暗快速切换的场景,投影机也能瞬时调整,以确保深黑和准确的色彩再现。
自动光圈通过移动上下快门,即时优化光输出,实现水晶般清晰的高亮和深黑的画质投影。
爱普生水晶高清技术
在之前仅用在高端的家庭影院投影机中的爱普生独有的水晶高清技术,如今运用于高端工程投影机。水晶高清技术采用具有垂直取向(VA)技术的无机液晶面板, 保证更高的对比度和高质量的平滑影像。
高对比度图像低对比度图像
快速调节镜头移动
垂直镜头移动（上下）最大57%，水平镜头移动（左右）最高30%，使投射画面的调整变得更加容易。对于投影机和屏幕位置，用户也有更加灵活的选择。
360度灵活安装
投影机能够实现360度旋转投影，可以通过多角度的安装投影机，以应对不同的投影角度，使投影应用于各种场所。
（倾斜安装时，投影机把手向上方安装）
双画面并列投影
可以让单台投影机同时投影两路不同的输入信号源,比如在进行高清视频会议时,可以同时投影远端参会者视频影像和电脑上播放的演示材料。
四画面分割投影
在局域网内可同时接入32 台电脑，允许有四台电脑的显示内容同时投影在画面上，可通过接入局域网的每台电脑控制图像的切换。
监视和控制
可通过爱普生自带的Esay MP Monitor 软件监视投影机状态和控制投影机运行;
可很好的同Crestron\AMX \Extrion 等中控设备兼容。
网络投影
可通过有线网络或选配无线网卡,使用自带的EasyMP network projection 软件进行有线或无线网络投影。
丰富的接口
精致设计的外观,整洁优雅的外壳,展现了这款旗舰产品的艺术气质和令人震撼的力量。
白色的外壳,优雅的轮廓
抛光的设计能匹配任何环境,即使是礼堂和大型教室等场所。对于任何安装方案,柔和的白色外观,都不会显得突兀。可选的用户吊架突出了设计的平衡,使整个空间设计完好相配。
中置镜头
镜头居中设计,避免了许多安装上的繁琐。可以快速对准吊架,投影机中心,屏幕中心不必考虑投影中心的镜头偏移。
爱普生服务
爱普生服务网络遍及全国所有省份的260余个城市，共有280家认证服务中心和维修站，认证维修工程师2000余人，为爱普生全系列产品提供售后服务。爱普生严格的认证体系，完善的员工培训体系、质量管理体系，为爱普生产品的售后提供了保障。使用户无论在哪一家爱普生认证服务中心，都能享受到安心、亲切、值得信赖的服务。爱普生已经连续7 年获CCID “投影机服务用户满意度金奖” 。
2、投影屏幕
在本系统中，我们选用了性价比非常高、实际应用效果非常突出的乐视的正投硬幕。
乐视屏幕可以根据客户的要求进行定制，根据上面我们描述的情况，我们定制边缘融合屏幕的尺寸为：显示面积2.9m×10.5m，屏幕的材质采用正投硬幕。
乐视幕布特点：
投影屏幕的增益
增益是用数字表示幕料固有的反射特性(各个角度的明亮程度)。往完全漫散射面(即上下
左右180 度方向反射率都是一样的反射面)上投射一定的光线，这时的反射亮度设定为1。然后在同一条件下，向屏幕垂直的方向投射同样的光线，测定中心点和同一圆弧上各点的亮度，这个亮度和完全漫散射的 亮度的比率就叫屏幕的增益。
乐视投影融合屏幕产品特性（正投屏幕）
·突出抗环境光能力，支持高对比度高达3000:1以上
·进口光学涂层，超长使用寿命 ·高清晰度、大视角
·色彩还原度好，图像自然、逼真
·高亮度环境下图像灰雾度小，长时间观看不易产
生疲劳感，有效保护视力
·屏幕大小根据需要任意设定，绝无缝隙 ·可平面、弧面设置
3、边缘融合控制器
DB-3000系列融合控制器的功能特点
强大的信号处理能力
投影方式 正投 幕面颜色
灰白
环境光吸收率 90%以上 亮度增益系数 0.4-1.2 适应明亮环境 50-200LUX 室内 屏幕均匀性
95%
色彩还原偏差 ≤4% 屏幕解像力 100线/mm 入射角度 26度±5 有效散射角
大于160度
屏幕拼接缝隙 0（整张幕基） 温度环境
（-40-75）℃，湿度（30%-90%)