3.1 技术背景
         边缘融合的应用来源于指挥监控、视景仿真、立体影院系统。是适应人们追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果的这一需求而产生的，它在增大画面、提高亮度、分辨率等方面有着十分明显的优势。
         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，画面的效果就好像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进行渐变调整，使重叠区的亮度对比度与周边图像一致，从而使整副画面完整统一，丝毫看不出是多台投影机拼接的结果。
         边缘融合大屏幕显示系统可以精确细致地显示每个精细而且微小的画面，整套系统展现出来是整幅无缝的画面，不论是光学拼缝还是物理拼缝，都不会存在，带给观众震撼的视觉冲击和享受，让一切数据完美再现！边缘融合技术起初应用于军方模拟仿真系统，随着科技的不断发展，成本的不断下降，边缘融合大屏幕系统已经逐步的进入指控监控中心、主题场馆、仿真游戏等大屏幕显示系统
边缘融合技术经历了三个发展阶段：硬边拼接、重叠拼接和边缘融合拼接。
     硬边拼接，又称简单拼接，即两台投影仪的边沿对齐，不做任何其他处理。显示效果上表现为画面拼接处有一道缝或叠影。
 

        简单重叠，即两台投影仪的画面有部分重叠，但没作淡进淡出处理，因此重叠部分的亮度为整幅其余部分的2倍，在显示效果上表现为重叠部分为一亮条。
 

    边缘融合，与简单重叠相比，将重叠部分的亮度分别线性衰减和增加，在显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致。
       现在市场上有很多以较小画面拼图显示的有缝拼接方式，如LED拼接墙、PDP拼接墙、LCD/DLP投影箱体的拼接墙等，由于是一个一个的画面拼图而成，从视觉效果看，画面缺乏完整性，而且由于多个单元箱体组成，亮度色彩一致性差，故障率也相对较高。

3.2总体设计
        根据技术分析和多年的项目经验，核心设备采用多通道图像校正融合机，对多通道投影图像进行像素级的几何校正、自动色彩校正、无痕边缘融合等综合处理，构建无缝统一、色彩均匀、高分辨率的整体画面，完美实现大屏幕显示的应用。
整个系统包括数字图像校正融合机、图像控制器、投影幕、投影机、各类视频信号源、中控、矩阵以及相关辅助配件等组成。

3.3 系统功能特点
3.3.1 系统功能
 处理并输出多路图像信号，组成一个无缝、连续、亮度均匀、色度一致的完美大画面。
 支持DVI-I标准，兼容DVI-D与VGA信号，支持各种图形工作站和投影机。
 几何校正精度达0.1像素，保持投影画面不变形失真。
 能快捷方便的对不同通道投影画面进行亮度色彩校正，保证亮度均匀、色彩一致，适合各种投影仪。
 对多通道画面进行边缘融合处理，支持平幕、环幕、球幕、二次曲幕等各种曲幕的边缘融合，支持XGA 1024×768，SXGA 1280×1024,1400x1050图像分辨率。
 利用多屏图形控制技术，多路视频图像、计算机显示画面、网络远程桌面可按任意大小、位置开窗显示在大屏幕上，可任意跨屏移动、叠加。
 可快速切换多套图像窗口显示方案，以单屏、多屏、全屏、跨屏等多种方式来控制显示多路图像信号。
 可通过网络实现远程控制与调试。
3.3.2 系统特点
 2通道背投幕：6M *2M米，投影机：画面大亮度高色彩均匀，具有冲击震撼的视觉效果。
 整体画面分辨率达到1848×768。
 几何校正精确到0.1像素，无模糊错位现象，适用于不同的屏幕形状。
 支持快速自动校正与Alpha/Gamma精确手动校正，不受校正环境限制。色彩失真< 2％，肉眼均无法分辨。
 融合算法科学先进，操作简单，效果完美。
 32位彩色显示，图像处理可达30FPS。
 各通道精确同步，精确度达0.05秒。
 整套系统设备兼容可靠，可提供长时间连续稳定运行。
 维护方便，操作灵活，多套方案自由切换。
3.4 与传统大屏拼接比较
        传统常用的大屏拼接主要有CRT背投、LCD背投、DLP背投等背投箱体拼接方式以及PDP、LED等显示屏拼接方式。
        边缘融合大屏幕无缝显示画面有着无缝、连续、亮度均匀、色度一致的显著特点，这是以上传统大屏拼接望尘莫及的，它们与边缘融合无缝投影显示系统相比，都有着共同的缺点：
    物理拼缝：背投箱体和显示屏的传统拼接方式都有物理拼缝，根据单元拼接体的档次高低，其拼缝宽度从1公分内到数公分不等，不论宽窄，视觉上都有明显的拼缝效果，这是不可避免的，这对画面将造成割裂感，特别是满屏或跨屏显示大幅画面时，会破坏画面在观众中完美显示的效果，没有冲击震撼力，达不到理想效果。
   幅面限制：背投箱体和显示屏的拼接方式在幅面上受到很大的限制，由于拼接单体是平面的，它们的拼接工程也仅局限于平面，不能制造弧面或球面的特殊效果，观看效果平淡无奇，更谈不上立体感、沉浸感等特殊效果。
而且，背投箱体和显示屏由于本身的重量以及材料特性，其拼接的单元数量或尺寸高度都受到局限，做得越大安全系数越低，运行没有保障。而目前边缘融合所需的显示载体是屏幕，目前最大的无缝整张屏幕可以做到100米×5.0米，拼接屏幕可以更大。
    亮度色彩不均匀：传统拼接方式都是由多个独立的显示单元组成，很难保证亮度色彩均匀一致，特别是随着使用时间加长，每个显示单元亮度衰减，色彩还原性遍差，更难保证整个系统的亮度色彩的均匀统一。
        对于背投箱体，单元屏幕的中心亮度与四角周边亮度往往不一致，中心会相对亮一些，以致拼缝效果更明显，这与投影机镜头以及光学透镜屏的光焦匹配有关，而且会随着使用时间增长而加剧。
   操作维护麻烦：拼接单元过多，拼接的方案设置，矩阵的切换等操作都相当麻烦。设备线缆错综复杂，不便于维护管理和故障检测，易形成干扰。
   故障率高：多个显示单元共同完成一个显示系统工程，而只要有1个显示单元出现故障，整个系统将无法正常运行，进行维修或更换设备重新调试系统，都将会带来很多的损失与不便。由于有多个显示单元，这样整套系统的故障率将比较高，不但耽误了使用，维护维修工程也繁杂而昂贵。
不论是CRT/ LCD/DLP背投拼接还是PDP、LCD、LED显示屏拼接，除了以上共同的不足外，都有着各自的特点：
CRT背投拼接： CRT表示阴极射线管，3管投影，是应用最早的拼接方式，色彩还原性好，价格便宜，但亮度低，分辨率较低，体积庞大，单元面积小，一般低于40寸，已经逐渐退出市场。
         LCD背投拼接：LCD 分辨率高，价格低廉。但色彩还原性、色彩一致性和亮度均匀性不太理想，不能长时间连续使用。它的成像器件是液晶板，由于其本身物理特性，液晶板的寿命受温度和湿度影响较大，长时间连续使用，易使液晶板老化。
        DLP背投拼接： DLP是一种新兴的投影技术，DLP数字光处理技术是采用全数字技术处理图象。用DMD数字微镜作为光学成像器件，来调制投影机中的视频信号，驱动DMD光学系统，通过投影透镜来完成数字投影显示的，它内部的光学成像部分的总光效率高达60%左右，具备亮度高的特点，而且可以长时间运行，灯泡寿命长，不存在液晶板老化等常见投影问题。三芯片DLP投影机的三片DMD芯片分别反射三原色中的一种颜色，已经不需再使用色轮滤光。其分辨率也比较高，不经压缩分辨率可达到1280×1024。加上DLP投影机可到10bit 的数字处理，满足宽带视频需求。
        总的来说，DLP背投拼接具备亮度高，色彩还原性高，高辨率，可以长时间连续使用，造价昂贵，单片DLP具有彩虹效应，在背投箱体拼接工程中，较CRT,LCD优势较为明显。
         PDP拼接：PDP等离子显示屏是一种利用气体放电的显示装置。PDP显示技术对比度和亮度都较高，箱体较其它显示技术要薄，安装调试较简单。但其分辨率低；拼缝大，一般达数厘米；寿命和无故障时间短；耗电量大，发热量也很大，因此背板必须安装风扇用于散热，这样导致风扇的噪音也较大。
        LCD液晶屏拼接: LCD液晶屏拼接具备体积轻巧，功耗散热少，精确还原图形，画面稳定不闪烁。由于液晶分子不能自己发光，液晶显示器需要靠外界光源辅助发光，因此，亮度与对比度都较低，而且可视角小。各象素点容易产生“坏点”而且无法维修。
LED拼接：LED显示屏的优点是亮度高、视角广，缺点是象素点密度不高，清晰度较低，不适合近距离观看。目前商品化的室内全彩LED显示屏的密度最高做到P4，即62，500象素/㎡。

3.5 核心设备介绍
3.5.1 数字图像校正融合机功能特点
       图像校正融合机系列是构建多通道投影无缝显示系统的核心设备。可对图形进行单像素几何校正、自动色彩校正、无痕边缘融合等综合处理，构建无缝统一、色彩均匀、无变形失真的画面，完美实现大屏显示应用。适用于各种投影仪，调试简易，轻松构建包括平面、柱面及球面在内的任意屏幕形状大屏幕投影系统。
图像校正融合机系列功能特点：
 单像素几何校正，校正精度为0.1像素，任意屏幕均无变形失真，跨幅文字清晰无错位
 色彩平衡，色彩失真低于2％，色彩统一，肉眼无法分辨。
 无痕边缘融合，图像融合效果非常完美无缝。
 多种信号综合显示,兼容DVI-D/VGA信号，支持“DVI进DVI出”，“VGA进DVI出”，“VGA进VGA出”等三种模式。
 各类高清晰数字电影曲面投影放映。
 创造大屏幕游戏娱乐极限视觉环境。
 调试简易，主要参数均自动调整，配合手动微调，轻松达到完美状态。
 兼容适用于各种平幕、曲幕、球幕、二次曲幕等各类屏幕及各种档次、各种品牌的投影仪

         由于实际工程环境测量过程不可避免的引入误差，仅使用以上介绍的几何参数设置还无法得到精确的几何校正效果。所以图像校正融合机配置中心提供补偿修正参数，对画面的几何形状进行微调，可得到0.1像素级的几何校正精度，以保证投影画面完全不失真。

        色彩校正  色彩校正的目的是减小不同投影机之间的色彩差异。配置中心通过对当前通道的色彩进行校正，使该通道的色彩与目标通道的色彩一致。依次对除了目标通道之外的其他通道的色彩进行校正，从而达到所有通道色彩一致。
       在正常环境下，色彩校正可以达到完美一致的效果。从而保证在现场灯光环境恶劣的情况下也能完美的完成校正。

 
      边缘融合：边缘融合是将相邻通道的重叠部分进行消隐处理，使其亮度、对比度与周边通道部分保持协调一致，将整个屏幕完全融为一体，满足无缝显示的要求。
         图像校正融合机采用科学先进算法，只需要对每个通道需要融合的边缘以及相邻通道进行选择，设置好融合带宽度象素值（一般为128或256象素）、融合区域以及融合参数，即可以自动完成边缘融合处理，简单快速，效果完美。

3.5.2 多通道数字图像控制器
        图像融合控制器具有技术领先的集成仿真显示与会议监控显示系统功能，是一体化的无缝融合投影显示墙处理器产品，适应各种平面及曲面屏幕。配合RGB 矩阵、AV 矩阵可以接收多路视频信号及RGB 信号进行大幅面图像的拼接控制处理，可看成一台独立的逻辑屏设备，各路信息可在大屏上任意窗口漫游显示，窗口大小可随意控制。
图形控制器功能及特点：
􀂄 输入：支持2路RGB 信号输入；4路视频信号输入。本型号可扩展至8路RGB，36路视频。
􀂄 输出：支持2屏处理，输出2路VGA,1024×768、1280×1024，60Hz；
􀂄 处理：具有边带生成功能，可生成公共像素，包括生成RGB
及Video 窗口的叠加带,各种活动视频、 RGB 信号和来自网络的计算
机桌面和窗口等各种类型的图像信号可在高分辨率单一逻辑屏上以
窗口方式任意大小、任意位置显示，并可以自由移动、任意缩放、任
意叠加显示 ，投影机之间不再有边界阻隔。
􀂄 操作：支持本机播放DVD、显示WORD、PPT 文档，运行各种二维多媒
体程序。
􀂄 支持远程控制： 支持本地控制，同时也支持远程控制。提供网络访
问和远程控制功能，任何与控制器联网的计算机都可以通过网络传输
指令作为远程控制台或控制 PC 使用，利用它的键盘和鼠标就能够对
投影墙进行实时远程控制，大大增强了系统控制的灵活性。
􀂄 支持多用户控制： 支持多个用户可以同时对大屏幕进行操作控制，
即可以设定不同的用户分别控制与操作显示墙的不同区域，也可以设
定不同用户可同时对显示墙的同一区域进行控制与操作。
其它性能特点：核心处理器具有很强的扩充性，可扩充支持多达 8 路RGB 信号、 36 路视频信号同时开窗显示，支持任意位置、任意大小开窗、任意跨屏开窗、任意共屏、叠加开窗，各显示窗口可任意放大缩小。支持全制式视频信号输入。兼容 PAL\NTSC\SECAM 制式。支持网络多网段抓屏，遵循 TCP/IP 协议，支持 IEEE802.3u 快速以太网标准和 IEEE802.3 以太网标准。
3.5.3投影机及吊架
        由于边缘融合无缝显示系统大都应用在性能要求极高的特殊应用场所，对于设备的高可靠性要求也高，对其技术指标有更严格的要求。
分辨率：为了保证图像不失真，用于边缘融合的投影机只能使用其真实分辨率。为了表现图像细节，投影仪的真实分辨率至少应为1280×1024。
亮度：在边缘融合无缝显示系统中，一般采用多通道大屏幕，要选用足够高流明亮度的投影机，才能保证观众的沉浸感。
对比度：边缘融合对画面的质量要求高，如指挥监控，视景等的应用，如果图像对比度太低，会降低显示场景的真实感。同时，对比度太低的投影仪做无缝拼接处理，效果很差。
亮度一致性、图像还原度：亮度一致性是影响边缘融合效果的重要因素之一。边缘融合无缝显示系统要求投影机的亮度一致性达到90%以上。
双灯系统：双灯系统一方面能大大提高了投影机的亮度，另一方面，允许在单灯模式下的智能灯泡切换，利于延长的灯泡的使用寿命。同时，内置的灯泡冗余可以使机器在一个灯泡出故障时仍然能够正常工作。
网络连接控制功能：良好的网络连接能力，便于中央集中控制或网络远程控制。
长时间的稳定工作：在边缘融合无缝显示系统中，投影机的稳定性是最基本的要求。建议选用投影机的平均无故障率时间（MTBF）至少保证3000 h；另外投影机的长时间不间断的工作也是一个重要指标，这个尤其体现在监控系统中应用的投影机上。
由于多通道投影无缝显示系统对应用性能要求极高，且环境场合特殊，必须保证稳定可靠性。另外，实际分辨率、亮度，特别是对比度和色彩统一还原性各方面也非常重要。
3.5.4切换矩阵
        切换矩阵主要完成大屏幕计算机和视音频信号的选择切换功能。边缘融合投影机的数量比较多，信号源也比较多，每路信号可以任意调用，切换，输送。矩阵的选择一般根据带宽、格式、输入输出数量、切换通道记忆、是否易控等指标进行选择。
3.6系统环境设计和要求
3.6.1基本要求
        为保证项目实施的顺利进行，保护系统设备的正常工作,设备的安装现场须满足以下环境条件：
     安装地面要求平整结实，承重力强，不变形。
    投影机基座一般直接与水泥地面（或地板砖、复合木地板）接触，以保证地面长期承重受力不变形。
     如果控制室地面为抗静电地板或木地板，则应预留出投影机基座与地面接触的空余部分；如果一定要将投影机基座安装在抗静电地板或木地板上，则地板下方必须用钢槽或其它方式承垫加固处理。
 承重要求：地面单位面积长期承重能力应大于单位面积总重量的2倍以上。  
3.6.2操作控制台（室）装修及设备位置要求
    操作控制电脑的位置应在投影屏幕的对面（或稍侧面），要求操作员可以方便直观的看到大屏的操作。如果有专门隔断的操作控制室，则操作控制室与大屏显示室之应有透明玻璃，方便操作员的观看。
    控制电脑应尽可能位于投影屏的正对面方向，并与投影屏有合适的距离，以便于投影机调试、色彩调整等操作。
    图形控制器的摆放应位于屏幕墙旁边或后面的通道（机柜内），应尽量靠近投影箱体的接口，最大程度的减少DVI(或RGB)走线距离。
3.6.3光线要求
 灯光照明建议采用内藏筒灯，灯光不宜直接对准屏幕方向，距离屏幕保持3米以外，以免影响投射效果。
 如果控制室的窗户较大，应避免日照光线直射，用窗帘遮光，窗帘应采用深色。
3.6.4走线及线槽要求
     弱电线缆（RGB、视频、网络、串口、鼠标键盘延长线等）应与强电线缆隔开走线，避免信号干扰。如果是用走线槽，则不能共用一个走线槽，应分不同的走线槽分开走线。
    如果是地板砖、复合木地板等固定的地面，要求从信号源（计算机RGB信号、视频信号）和控制电脑到大屏控制器（或投影机接口）之间要有走线槽，走线距离越短为宜。
  如果是抗静电地板，则走线出口处应开孔，留线缆出口。
3.6.5空调要求
       投影系统前面或背面的空调出风口应离投影屏幕2米以上，出风口不能对着投影屏幕。
3.6.6供电电源
        考虑到系统可能会遇到特殊情况会发生断点再通电的电流冲击，投影单元本身具备电源保护设计，在停电后立即通电的30秒内，投影单元处在预保护阶段，保证了设备的正常安全的运行。
   系统的电源为AC 220V ±5%；用有保护接地线的三眼插座；插座数与投影机数有关，一般控制器1个，1台投影机用一路插座。
  投影系统和大屏控制器及控制PC等要求同相供电。
   电源电压要稳定，可靠，特别防止断电后立即加电，因此，原则上要求大屏幕投影系统的电源应经过相应功率UPS或稳压电源供电。
 系统设备要有良好的接地，接地电阻≤5Ω，保证遇到雷击等特殊状况时设备不损坏。
3.6.7系统环境
    大屏房间要求有较好的温度和湿度控制。工作环境温度为23ºC±5ºC，相对湿度20%-80%。
    屏幕前后空调温度和湿度应调到同一刻度，以确保投影机散热和投影屏幕的平整度。
   大屏幕房间要求保持干净，防尘，根据控制室的具体情况，应有相应的去湿和防尘措施。
   消防喷头尽可能远离投影墙, 并且要用喷雾灭火剂。
 

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