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浅析边缘融合的发展、应用及与大屏拼接的区别
发布时间:2015-01-11   浏览量:962

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。迅速崛起的数字化边缘融合大屏幕拼接投影显示技术,正在逐步成为适应这一需求的有效途径。

一、边缘融合技术的发展

边缘融合的应用来源于模拟仿真/立体影院系统。它经历了三个发展阶段:硬边拼接、重叠拼接和边沿融合拼接:

◇ 硬边拼接(又称简单拼接):即两台投影仪的边沿对齐,无重叠部分。显示效果上表现为整幅画面被一道缝分割开。如果投影仪边缘未做亮度增强处理,该接缝显示为黑色;如果投影仪边缘做了亮度增强处理,该接缝显示为白色。

◇ 简单重叠:即两台投影仪的画面有部分重叠,但没有作淡进淡出处理,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。

◇ 边沿融合:与简单重叠方法相比,左投影仪的右边重叠部分的亮度线性衰减,右投影仪的左边重叠部分的亮度线性增加。在显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致。

二、边缘融合技术的实现方式

进行边缘融合无缝拼接的目的,一是增加投影屏幕尺寸使其达到数倍于单屏投影的最大尺寸;二是在这个尺寸上面显示更多、更精细的内容,并在这两个目的实现的基础上,将因拼接而产生的接缝(黑缝或重叠亮线)消去。那么怎么样实现边缘融合,目前市场上有三种方法,即用纯软件实现、纯硬件实现和软硬件结合实现的三种; 纯硬件融合技术是通过光学的遮光处理来融合图像,纯软件融合技术是通过电子线路处理来完成图像的融合,软硬件融合技术是指既有光学遮光融合处理,又有电子融合处理。 由于硬件融合能较好地处理融合图像的黑平衡,而软件融合能较好处理图像的白平衡,这两者相结合的软硬件融合技术就能够比较完美地实现融合部分色彩图像的真实再现。但是不论是软件还是硬件都必须完成以下步骤:

第一步、边缘叠加(edge overlapping)

第二步、边缘叠加部分的消隐(edge feathering)

在实际应用中通常会有以下三种组合方式:

1.宽视角的排列

多台投影机水平排列组合打出更宽幅的画面。这种方式被广泛的应用于大型会议中心、演艺中心、展览馆和军事项目等。

2.多台投影机垂直堆积产生纵向的显示画面;

多台投影机垂直纵向堆积-这种特殊排列的创意方式逐渐被人们欣赏,现在广泛应用于广告行业或一些特殊要求的现场演示会。

3. 多台投影机堆积出更高更宽幅的超大画面

多台投影机堆积可以获得更高更宽幅的超大画面,这种方式通常被应用于监控中心和指挥中心。

三、边缘融合系统与传统拼接的差异

大屏幕拼接是一个笼统的概念,目前大屏幕拼接主要有两种,一种是传统的显示墙硬拼接技术,另一种是采用边缘融合技术的无缝拼接技术。显示墙硬拼接技术主要采用多个背投拼接墙方式,如CRT背投显示墙、LCD背投显示墙、DLP背投拼接墙以及等离子显示墙等,这种拼接技术目前拼接缝隙最小可以做到0.5mm,因为缝隙非常小了,所以大家也都叫“无缝”拼接,但实际是有缝隙的,真正没有缝隙的是采用图像无缝融合显示的无缝融合技术。 随着显示技术与控制技术的不断融合和发展,在高端的工程领域,通过拼接而成的大屏幕图像显示得到了广泛的应用,它所带来的超大画面、多屏显示以及清晰、逼真的显示效果使得监控、安防、会议、模拟仿真等领域的工作效率得到大幅改善,同时促进了这些行业技术水平的快速进步。

近几年来,随着软硬件技术的发展,无缝边缘融合接技术进入了很成熟的阶段,并已广泛应用于指挥控制、虚拟仿真培训、工业制造设计、科学研究和复杂决策过程,在展示展览、视觉娱乐、广告等领域的应用也越来越普遍。那么边缘融合系统和传统拼接相比较,主要有那些差异呢,通过对比我们会总结出如下几点些区别:

1.在传统拼接系统中,由于采用多块单独投影屏幕组成一个屏幕显示体,各个投影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投影幕,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,从而使得投影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机所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。

四、边缘融合系统的组建

软边融合拼接系统是一套复杂的系统工程,通常组建一套完整的软边融合拼接系统需要以下设备。

1.屏幕:屏幕的给观众最直观的视觉冲击,屏幕选择至关重要。首先确保屏幕整张无缝,才可以确保画面的完美显示。

2.投影机:投影机的画面质量直接影响到大屏幕的显示效果,同样非常重要,来不得半点马虎。尽可能采用3-DMD技术的投影机,确保良好的色彩还原性。高端3-LCD的投影机也可以使用,但是在色彩一致性的调整上面,比较花费很多时间。

3.软边融合拼接处理器:软边融合拼接处理器主要决定大屏幕画面显示的内容和速度,处理器的好坏,对于信号源的处理速度、画面的清晰度、软边融合的质量,都有着不可低估的作用。

4.信号处理设备:信号处理设备包括信号源类型的转换,信号的切换,信号的放大与传输等,对于大屏幕画面的显示非常重要。

5.集中控制设备:大屏幕拼接系统中设备种类繁多,投影机的数量、矩阵的数量、信号源的数量都比较多,中央集中控制设备可以更好的帮助你快速处理信号选择与切换,方便快捷的控制设备操作过程,快速提高工作效率和准确度。

6.周边设备:周边设备包括信号源桌面接入系统,线缆、接插件、机柜、电源部分等等。

五、边缘融合技术的特点

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,靓丽的画面更是带来美妙的视觉冲击,更高的分辨率在提高清晰度的同时,使人们感受到细微显示的魅力,投影距离的减少,大大提高了空间利用率,减少了使用成本。那么边缘融合几技术到底有什么样的特点和好处呢?结合以上论述和实际的施工经验,对边缘融合技术可以总结出如下的特点:

1、增加图像尺寸,使画面的完整性增强

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,另外,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。

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,投影距离也要4.8米,现在,采用了融边技术,同样画面没有各种缝痕,距离只需要2.4米。

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。

边缘融合技术既实现了两边的完全融合,又消除了重叠拼接引起的过亮区域,并且软边融合拼接可以适应平面、柱面、球面等各种曲面形状的拼接,具有更加广泛的适用性。软边融合拼接技术是目前主流技术,也是未来的发展方向。他可以广泛的应用于电力、通信、交通、公安系统、军队系统、水利水务、政府部门、能源部门等各类企业的大屏幕显示系统中使用。