3D融合控制器

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更新時間: 2013-09-13

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3D融合控制器 -一、概述

1.1 系統概述

  大屏幕顯示系統是使工作人員獲得各種信息的最後環節,它的功能和效果直接影響到信息的可視化程度和決策的成效,也直接影響整個管理系統的效能的發揮。追求亮麗的超大畫面、純真的色彩、高解析度的顯示效果,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的進行,對大畫面、多色彩、高亮度、高解析度顯示效果的渴望越來越強烈,而傳統的電視牆、投影硬拼接屏和箱體拼接牆等很難滿足人們在這方面的要求。最近迅速崛起的數字化邊緣融合大屏幕投影顯示技術,正在逐步成為適應這一需求的有效途徑。
  大屏幕融合系統建設的總體目標是:系統充分考慮到先進性、穩定性、實用性、集成性、可擴展性和經濟性等原則,建成一套採用先進成熟的技術、遵循布局設計優良、設備應用合理、界面友好簡便、功能有序實用、升級擴展性好的大屏幕融合系統,以達到既能滿足大屏幕圖像和數據顯示的需求。本方案投影核心選用投影機和1套視圖爾特專用立體背投投幕,以背投投融合方式安裝,結合電子公司4MLP-JX無縫立體融合圖像控制器等設備組成大屏幕投影立體顯示解決方案,兼容平面多信號融合顯示。
1.2 設計依據

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  l 系統的友好性和易操作性
  良好的系統操作界面是必不可少的,中央控制系統是必不可少的,簡單地使用一個觸摸屏即可操作所有的系統設備中央控制系統具有良好的標準性,可以其它硬體設備無縫連接。
  l 系統的可維護性
  3D虛擬現實系統作為一個數據可視化和交互中心發揮著重要的作用,首先是科研工作的重要工具,其次是決策支持的有效手段,同是更可作為企業宣傳、成果展示、學術技術交流、工作彙報的平台。所以系統的穩定性至關重要;另外,由於虛擬現實多通道投影系統的特點,系統需要定期維護,簡潔快速的系統維護性和維護手段對長期使用是非常重要的。
  本系統採用電子最新的4MLP-JX具備幾何糾正和邊緣融合技術可快速的完成系統的調試,實現了多通道投影系統最高的可維護性。
  l 系統的可靠性
  投影機作為系統的核心顯示設備,其可靠性對系統的正常使用至關重要。本系統採用的 投影機,工作穩定可靠,故障率低,壽命長,其平均無故障時間MTBF大於25000小時,經長時間工作後圖像質量(亮度、色彩、拼接等)不會發生明顯變化。
1.3 設計原則

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  為最終使用戶滿意,大屏幕顯示系統應遵循如下設計原則:
  Ø 實用性
  系統能滿足各種現實和潛在的需求,且達到滿意的效果。
  Ø 可靠性
  系統能提供長時間的連續運行,且穩定可靠。
  Ø 先進性
  系統的功能和性能達到同檔次顯示系統的先進水平。
  Ø 持續性
  選用的高質量投影顯示單元和控制器,保證系統的顯示效果長久不變。
  Ø 經濟性
  在滿足需求的情況下,使系統建設和使用投入的成本盡量小。
  Ø 方便性
  系統的調整、使用簡單易行,用戶操作界面友好,操作過程簡捷,經短時培訓即可操作使用。
3D融合控制器 -二、系統功能

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  大屏幕顯示系統主要包括圖像處理能力較強和顯示效果很好的投影顯示單元,以及與之配套的多屏融合控制器。支持立體與非立體圖像顯示,支持單屏、跨屏以及整屏顯示,實現圖像窗口的縮放、移動、漫遊等功能。通過顯示單元對圖像獨特的處理方式,體現在多路信息的同步顯示能力、系統的超強穩定工作能力和強大的軟體支持能力上。通過融合顯示系統的集成化功能來滿足顯示技術要求。可在需要時將融合系統切換成立體融合顯示系統。
  大屏幕顯示系統支持多路RGB畫面、視頻畫面的實時顯示, 應滿足基本應用要求:
  1、 系統可顯示立體圖像,也可切換到非立體圖像顯示模式
  2、 支持圖形拼接、全屏範圍內顯示的圖像無非線性失真。
  3、 圖像融合完整,無錯位。
  4、 支持各種制式的視頻圖像(可顯示錄像機、攝像機、DVD等圖像)和不同解析度(640×480~2048×1536)的計算機信號。
  5、 畫面可整屏顯示,也可分屏顯示。用戶可靈活開啟窗口,定義尺寸,畫面能夠自由縮放、移動、漫遊,不受物理拼縫的限制。採用軟體控制窗口的融合、拼接與分割。
  6、 通過解析度疊加,大屏幕上能夠顯示超高解析度的計算機圖形。
  7、 能夠將多路輸入信號進行重新組合,再現於顯示組合屏上,信號源的顯示切換過程無停頓、黑屏現象。
  8、 屏幕上的各種應用窗口(RGB窗口、視頻窗口)可任意同RGB圖片文字窗口疊加顯示,並且可任意縮放和移動。
  9、 能在大屏幕上同時顯示多個視頻圖像、計算機圖形,每個窗口均能以實時、真彩的模式顯示,並可在整屏上漫遊、縮放顯示、或與圖形窗口疊加,畫面無延時,無抖動。
  10、 具有先進性、穩定性,可連續工作24小時以上,可一年365天不間斷工作,使用壽命長,易於維護。大屏幕投影顯示系統軟硬體連接簡單,無需對原系統做任何調整和改動,確保整個系統的通用性。
3D融合控制器 -3.1 投影機

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  考慮到高亮度、高可靠性和高均勻性的要求,投影機我們推薦使用繼CRT、a- LCD 、三片多晶硅LCD 投影顯示技術以後的最新一代高對比度D L P 投影顯示系統。它以DMD(Digital Micormirror Device)數字微鏡作為成像器件。每片DMD由很多微鏡組成,每個微鏡對應一個像素點,DLP 投影機的物理解析度就是由微鏡的數目決定的。DLP 投影機的技術是一種全數字反射式投影技術。
  投影機要求亮度均勻、色彩均勻。
  3.2 純硬體構架被動式3D信號融合圖像控制系統
3.21 概述

  被動式3D信號投影顯示又稱為光分法立體重現方式, 利用光學偏振原理,即每通道兩台普通投影同步播放圖像內容,每台投影機顯示單隻眼圖像,並配置不同偏振屬性的光學偏振片,相應人眼也配戴兩眼相應偏振屬性的偏振眼鏡,從而實現。
  被動式3D信號投影顯示技術顯示原理為通過光的偏振原理來實現的,即採用兩台投影機同步播放圖像將兩台投影機前的偏光片的偏振方向互相垂直,讓產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。偏振光投射到專用的投影幕上再反射到觀眾位置時偏振光方向沒有改變,觀眾通過偏光眼鏡每隻眼睛只能看到相應的偏振光圖像,從而在視覺神經系統產生立體感覺。
  被動式3D信號融合顯示系統一般要求一組水平的投影機,光路疊加作圖像融合。每個部分圖像都由兩個投影機完成。因此被動式立體融合系統的投影機是由多組投影構成的,每組投影為上下兩台,分別用來輸出左右眼數據。
  立體融合控制處理設備是3D融合處理系統的核心控制設備,它負責將輸入的分離3D立體信號,對其進一步處理,產生公共融合邊帶,整體驗收矯正,羽化,並進行曲面矯正,最終生成可融合的立體信號,送給立體投影機組做立體融合。
  3D信號源
  信號源是一切顯示系統的基礎部分,3D信號融合要求3D信號源部分能夠產生立體信號,一般的立體信號分為兩種。複合式立體信號是指一個視頻信號裡面即包括左眼信息,又包括右眼信息。不同信息按幀分隔,奇數幀為左眼,偶數幀為右眼信號。分離信號是指每個圖像由兩個獨立的信號構成,一個是左眼信息,一個是右眼信息。3.22 4MLP-JX被動式3D信號融合圖像控制器 4MLP-JX邊緣融合控制器,是一款高性能、高端圖像處理設備,能夠在多個顯示屏上同時顯示多個動態畫面,主要用於多屏幕融合顯示控制,是大屏幕顯示系統的核心顯示控制設備。對於要求多個視頻顯示,要求高質量畫面效果的場合,例如,指揮控制中心、視頻會議、多媒體多功能廳、禮堂,它是理想的現實解決方案。集圖像自由縮放、畫中畫動態顯示、多RGB信號實時數字處理技術與一身,全面支持圖像的跨屏、漫遊、畫中畫、疊加、縮放等高端顯示功能。使用顯示效果震撼,模式靈活多樣,用戶操作方便,維護簡單。
  4MLP-JX立體融合圖像控制器能夠有效兼容處理立體圖像信號和普通平面圖像信號,採用不同的處理機制,顯示立體和平面信號,互不干擾。採用4MLP-JX系列立體融合器的顯示系統,能夠在最終顯示端上顯示立體信號、平面信號,或者同時顯示立體/平面信號,圖像可自由疊加,縮放。以4MLP-JX立體融合圖像控制器為核心的立體融合系統既能夠用做立體顯示,又能夠用做平面顯示,極大的擴展了立體投影系統的應用範圍。用戶可以在立體環境下看到自己需要的其他信息。
  4MLP-JX被動式3D信號融合圖像控制器採用純硬體架構,無死機現像,兼容各種操作系統,運行流暢,速度快,性能穩定,操作簡單。
  4MLP-JX被動式3D信號融合圖像控制器是配合偏振眼鏡,能夠看到震撼的立體圖像效果,此系統能夠同時支持平面信號,因為能夠用來觀看地圖,文檔等普通信息。4MLP-JX被動式3D信號融合圖像控制器所支持的多個平面/立體信號開窗混放功能,既可用於3D/4D影院、高端模擬系統、博物館,也可以應用於高端會議室、教學多功能廳、監控室等多種環境
  4MLP-JX提供了多種強大的多視頻并行處理功能,包括畫中畫窗口的位置、大小、縮放比例、疊加優先順序等。針對每一個在屏幕上顯示的畫面,所有演算法、操作均并行進行,圖像沒有延遲、沒有丟楨現象。系統能夠按照用戶設計,實現輸入信號根本上的實時顯示和最好的圖像縮放還原效果。支持多種視頻輸入方法,包括複合視頻,即DVD或攝像頭信號,計算機視頻,即電腦信號等。其中,複合視頻,支持N、P制自適應;計算機視頻,支持從640x480到1920x1080的解析度;支持RGB/DVI輸出方式,包括多種視頻輸出格式和解析度。
  擁有多種控制方式,包括面板按鍵、紅外遙控、RS232串口、網路(需要定製)等。
  4MLP-JX技術指標
  
型號系列4MLP-JX
輸入埠DVI-I/VGA
輸入解析度可支持XGA(1024×768)SXGA(1280×1024)SXGA+(1400×1050)UGA(1600×1200)1080P(1920×1080)單路解析度可支持2048×768@60Hz,以及3072×768@60Hz
控制埠RS232控制或485控制或RJ45網路控制
輸出解析度可支持XGA(1024×768)SXGA(1280×1024)SXGA+(1400×1050)UGA(1600×1200)1080P(1920×1080)等常見解析度
輸出埠DVI-I埠,模擬數字同步輸出
系統控制軟體隨機附送
功耗15W/路
供電180-240VAC,50Hz
工作溫度0-40攝氏度
工作濕度15-85%
機箱規格4U標準機箱
機箱尺寸(mm)431×264×530
重量大約20KG
3.23系統控制軟體描述

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  1) ApplicationPro是可視化、所見即所得的系統控制軟體,具有一個方便直觀的中文界面,能與集中控制系統一起實現一體化操作管理。
  2) ApplicationPro系統控制軟體集成了對投影顯示單元參數調整、系統監測等功能:控制終端通過該軟體,可以控制大屏幕的顯示模式,方便使用和對設備的、操作維護。
  3) 通過ApplicationPro系統控制軟體,可在整個大屏幕上以窗口形式顯示各類信號圖像,各圖像窗口的位置可以任意定位,其大小、形狀可任意縮放變化,可在全屏範圍任意拖拉;各窗口可任意打開、關閉、擴展至全屏、平鋪、相互疊加遮蓋。
  4) 通過ApplicationPro系統控制軟體可以方便完成對場景的預設、調用、窗口的控制、信號通道選擇等;實現場景內任意信號源窗口模式組合的定義、編輯、調度和管理。實現自定義多種顯示模式存儲調用。操作者可以在任意位置打開多個活動窗口顯示不同的輸入信號,所有窗口能在整個大屏幕投影顯示牆上任意移動、放大和縮小,同時具有實時的響應速度。
  5) 可同時顯示多路視頻窗口,每個視頻窗口均能夠以實時、真彩的模式顯示,並可在整屏上任意漫遊、縮放、或與圖形窗口疊加。視頻窗口的大小及各項參數調整不影響計算機圖形窗口的顯示速度。
四. 系統特性

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  4MLP-JX 系列邊緣融合處理器是在 4P系列硬體拼接控制器的基礎上研發的新一代、高性能邊緣融合處理設備。它集視頻多窗口處理技術和邊緣融合技術為一體,在一台控制器上完美實現視頻多窗顯示、邊緣融合、色差校正、多路信號源選擇、無縫切換、輸入信號自動調整和預存場景自由調用等功能。
4.1 融合邊帶處理

  4MLP-JX根據無縫拼接和顯示的特性, 自生成融合所需要的重複數據帶,在不同投影顯示單元之間構築融合所需要的疊加重複顯示區域。融合帶的寬度範圍為128、256、512、1024個像素點可選。
  融合邊帶處理功能主要實現光學拼縫消融,4M 內置多種伽馬漸變模式,同時也支持用戶自定義模式。
4.2 自動色彩均衡

  自動色彩均衡功能可消除投影設備間的顏色和亮度差異,保證投出的大畫面色彩均一、亮度一致。
4.3 全動式幾何校正技術

  4MLP-JX擁有專利技術的全動式校正技術,不同於過去的網格式的局部調整功能,採用全動式弧形漸變技術,消除了局部凹凸不平,畫面畸形的問題,配合投影機的鏡頭變形校正,按照弧形變化曲線進行弧形的融合調整,變化過度曲線平滑完整,完全不受網格限制,對於畫面的視覺感官表現力更大的提升。該矯正技術校修正了投射圖像的幾何形狀,保證了融合控制器能適應多種屏幕構型,如平面構型、柱面構型、球面構型等,投射到幕上的畫面無幾何失真 。
4.4 多窗口融合顯示

顯示模式

  1. 整屏顯示:輸入視窗在系統中主要進行視窗縮放和視窗切割兩種處理。視窗縮放如下圖:
  2. 窗口縮放主要是把輸入視窗進行等比例放大、縮小。
  3.窗口拉伸主要時指對輸入視窗進行任一比例的拉伸
  3. 多屏幕顯示 三圖像等比例顯示, 顯示效果如下圖,三個視窗分別占居輸出視窗的四分之一。
  4. 畫中畫顯示模式下,幾個視窗層層包含,最前端窗口回遮住後面窗體中的內容。顯示效果如下圖。
  5. 多畫面顯示模式下,不同輸入視窗只佔據輸出視窗的一部分,顯示效果如下圖。
3D融合控制器 -附件:邊緣融合控制器簡介

  一.邊緣融合控制器與普通工控機融合系統的性能比較 目前市場上使用的圖像融合控制器,大體分為兩種。一種是組裝的工控機,另一種就是硬體融合處理器。用工控機組裝融合控制器,需要插多個卡,多卡使用同一組PCI匯流排,佔用PCI匯流排資源,其結果是機器性能很大程度上取決於工控機CPU計算速度。以普通Pentium 4,2.8G的CPU為例,可以接受4路VGA/RGB 1024x768信號和8路或9路Video信號,可以支持32路輸出。一台普通插卡式融合控制器的性能如下:
  系統結構:計算機結構,8-12個PCI插槽;266-533MHz系統匯流排;
  輸出通道:數量2-32個;輸出通道解析度640x480到1280x1024像素;
  輸入視頻:個數1-8個;格式NTSC或PAL自適應;8路Video卡不能疊加;
  輸入RGB:個數1-4路;時鐘速度123M;採樣顏色深度16bpp;
  系統支持:WindowsXP/2000
  軟體支持:設備提供上自開發軟體
  控制:本地鍵盤滑鼠、遠程滑鼠鍵盤
  需要注意的是:
  當VGA/RGB信號多於2路時,系統分配給每路VGA信號的處理時間不足,導致信號實時性降低,基本現象就是滑鼠和動態圖像的不連續;有些工控系統號稱具有24bpp的採樣顏色深度,事實上在實際使用中,由於計算速度的限制,都只用到16bpp顏色;
  採用網路介面採樣的方法增加RGB輸入信號數量,並不能節約系統資源,結果仍然是多個信號同時顯示的時候,圖像實時性受影響。並且網路信號採樣的質量、實時性等受到網路速度、通信質量等環境影響,有一定未知性和不穩定性。
  純硬體融合控制系統採用純硬體架構設計,與工控機有本質區別。系統採用多通道分佈控制技術,所有數據并行處理;使用國際最先進圖象處理晶元處理信號,速度快,支持通道個數多;不屬於工控機,不運行Windows/Linux操作系統,不存在計算機防病毒問題,不存在軟體系統維護問題;數據實時處理,不需要硬碟、光碟機等海量存儲設備;設備支持全年24小時運行,不需要特殊維護。其基本性能參數如下:
  系統結構:純硬體架構
  輸出通道:數量1-16個,內部級聯后,可依據當前顯示窗口數無限擴展;解析度640x480到1920x1080像素,可定製特殊解析度,如4096x768(1x4屏);支持DVI-I模擬數字介面;
  輸入視頻:單系統1-16路,內部級聯后無限擴展;格式NYSC或PAL自適應;Video信號高速動態圖像補償;信號任意拉伸、壓縮,可以在多屏內任意位置開窗口,信號任意跨屏漫遊,疊加(信號疊加層數最多可達16層),圖像實時性不受影響;
  輸入RGB:單系統1-16路,內部級聯后無限擴展;採樣深度32bpp真彩色;解析度640x480到1920x1080像素,可定製特殊解析度的支持功能,如可以支持4096x768;信號任意拉伸、壓縮,可以在多屏內任意位置開窗口,信號任意跨屏漫遊,疊加(信號疊加層數最多可達16層),圖像實時性不受影響;
  系統支持:不需要系統支持
  控制方式:RS232串口、面板按鍵、紅外遙控、100/1000Mbps網路(TCP/IP協議/需要定製)
  

電子邊緣融合器普通插卡融合器




啟動時間小於5秒1~3分鐘
操作系統不需要WIN2000/XP
死機沒有
中病毒沒有
系統崩潰沒有
匯流排構架并行匯流排串列匯流排
24小時工作
視頻信號補償沒有
顏色處理32比特16比特
RS-232控制沒有
預設內場景存儲16種沒有
單獨調整畫面沒有
實時圖像處理沒有
圖像分割功能沒有
圖象鋸齒消除功能沒有
視頻格式自動識別手動識別
支持中央控制系統支持多種沒有
 邊緣融合控制器與普通工控機融合系統的性能比較,如下表所示:
  
名稱4M系列純硬體拼接(融合)器插卡式拼接(融合)器
操作系統無操作系統Windows\Linux操作系統,系統常常因為病毒等各種原因崩潰,穩定性差
硬體構成模塊化設計,系統組成簡單,都是由一個廠家獨立研發和製造,故障率低工控機加採集卡,多頭輸出卡等組成,部件眾多,情況複雜,常常因為個別部件故障導致整機無法運行
系統匯流排自主研發的高速匯流排,各通道獨立處理,可同時處理四十多路RGB信號,速度不受影響受限於PCI傳輸匯流排的限制,只能同時處理兩到四路RGB信號,單信號的採集也不能超過123M
輸入信號所有輸入信號可在任意單個或多個屏上拉伸、縮放、跨屏漫遊、疊加,信號實時性不受影響信號漫遊、疊加功能受限
輸出信號高質量DVI-I(向下兼容VGA信號)信號可選VGA模擬信號,效果跟數字信號有很大差距
RGB信號可接受高解析度VGA信號,同時顯示的數量不受限制,可任意的在屏幕上任何位置顯示,畫面速度不受影響最多同時顯示兩路RGB信號,且受限於帶寬,播放高數據流量動態圖像時,畫面速度會明顯變慢
VIDEO信號可接收YUV,YC,VIDEO等格式的視頻信號,NP自適應,動態補償;圖像經過處理,顯示質量好,畫面速度不受影響圖像未經處理直接採集輸出,效果比較差,且一般不能跨窗口漫遊
工作方式上電即可使用,操作簡單,對工作環境要求低,運行安靜,發熱量小需要等待長時間的開機過程,受工作環境影響大,夏季面臨散熱問題,冬季風扇噪音大
性價比優良的性能,同等要求下,價格低於卡式機,性價比較高功能有限,同等要求下,價格高於硬體式拼接。
維護成本安裝調試完后基本不需要後期維護後期需要經常維護,維護成本高,
啟動啟動時間小於5秒,可隨時插拔電源,不會對機器造成任何損傷啟動時間漫長,不能中途斷電,否則對機器會造成嚴重傷害
長時間工作可24小時不斷電工作,365天持續工作,機器速度不會受影響不可長時間工作,長時間工作後會造成系統不穩定,或死機等現象

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