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球体融合显示

2013-10-064377次中衡润泽

 

1   系统概述

1.1         现场图纸尺寸

 

1.2         系统说明

投影幕形状是球体,高20米,直径30米。


 

2   系统方案

2.1         系统方案设计的主要原则

★原则一、投影画面应布满整个屏幕

投影光线必须布满整个球体,不可以有任何空隙。

★原则二、投影光线不可以投射到观赏者身上

保证投影光线不可以投射到观赏者身上是非常必要的。

如果投影光线直接照射到人的眼睛,会给人刺眼的感觉。另外,观赏者的身影也可能挡住投影光线,在银幕上留下阴影。

★原则三、投影距离基本一致

   投影机离屏幕越近,投影出来的图像的亮度就越高,相反,投影机离屏幕越远,投影出来的图像的亮度就越低。如果不同的投影机的投影距离相差比较大,则投影的亮度也会相差明显,从而造成画面整体不均匀,有块状的感觉。

★原则四、不可以有障碍物挡住观赏者的视线

投影机或其它辅助器材的摆放位置不可以挡住观赏者的观赏视线。

★原则五、画面浑然一体,色彩空间过度自然

  球体银幕内播放的视频图像为一个统一的画面,画面色彩过度自然,没有肉眼可见的缝隙,或肉眼可见的明暗不均的情况。

 

2.2         总体设计方案

充分考虑现场图纸尺寸以及上面五条原则,项目总体设计方案为:

采用15台巴可投影机FLM HD20投影机和5台图形处理器,共同投影出一个半球形的画面,画面完整统一,浑然一体。

整个半球体分解成三个360度环形和一个球面顶端。

投影机置于球体的外部边缘,并从球体上穿孔,投影光线从孔中投射进来。


 

2.3         投影机位置方案


 

如上图(剖面图):

为了满足“投影机能投满整个屏幕”、“投影机不能挡住观赏者的视线”、“投影的光线不会照射到人的身上”、“所有投影机的投影距离需要保持一致”这四个条件,投影机的最优摆放位置如上图所示。

球幕内中间位置的地下放置一台投影机,用于投影球幕的最顶端。其余的投影机都是置于球幕的外面,并在球幕上穿孔,让投影光线从孔中投影到对面的幕上。

由于投影机光线不会直射观赏者的眼睛,又由于投影孔相对于整个球幕来说显得非常小,所以球幕上的穿孔基本不会影响整体的显示效果。


 

2.4         屏幕分解方法


如上图所示:

按水平方向把屏幕分解成3360度环形和一个球面顶部。

 

划分依据:

投影距离为29.4米(接近球幕直径30米),采用1.6-2的镜头,理论上单台投影机最大投射宽度21.7米,高度12.2米,考虑到屏幕的位置和形状,实际单台投影机在球体纵截面上的投影高度是9.705米。

屏幕的纵截面是一个角度为219度的圆弧,圆弧的周长是57.3米(30 * 3.14 / 360 * 219)。需要6台投影高度为9.705米的投影机,再考虑融合带的重合,最终确定需要7台投影机。

如果顶上1台,那么两边各是3台,如下图(纵截面):

  

2.5         投影机数量计算

经计算,共需投影机15台。

其中:

第一层画面需要投影机5台,

第二层画面要投影机5台,

第三层画面需要投影机4台,

顶层需画面要投影机1台。

 

计算方法如下:

 

第一层:如下图,需要采用5台投影机,从第三层往下(第一层)影。

该水平面投影机所投射环形的最大直径为28.486米,周长为89.446米,投射距离29.4米;采用1.6~2.0变焦镜头,单台投影机最大投射面积: 21.7×12.2米;放置投影机5台,实际所需单台投影机投影宽度为20.143<21.7,满足需求。

(由于要做INFOPLAY边缘融合处理,5台投影机投影的实际面积要比下图土黄色区域面积大20%,下图仅仅画出有效的投影部分。)

 

第二层:如下图,需要采用5台投影机,从第二层往正面(第二层)投影。

该水平面投影机所投射环形的最大直径为29.476米,周长为92.555米,远端投射距离29.4米;采用1.6~2.0变焦镜头,单台投影机最大投射面积:21.7×12.2米(远端);放置投影机5,实际所需单台投影机投影宽度为20.843<21.7,满足需求。

(由于要做边缘融合处理,5台投影机投影的实际面积要比下图浅绿色区域面积大20%,下图仅仅画出有效的投影部分。)

 

第三层:如下图,需要采用4台投影机,从第一层往上(第一层)投影。

    该水平面投影机所投射环形的最大直径为22.666米,周长为71.171米,远端投射距离29.4米;采用1.6~2.0变焦镜头,单台投影机最大投射面积: 21.7×12.2米;需要放置投影机4,实际所需单台投影机投影宽度为18.846<21.700,满足需求。

(由于要做边缘融合处理,4台投影机投影的实际面积要比下图淡青色区域面积大20%,下图仅仅画出有效的投影部分。)

 

第四层(顶层):如下图,需要采用1台投影机,从底下往正上方投影。

    该水平面投影机所投射环形的最大直径为9.705米,周长为30.474米,投射距离29.4米;采用1.6~2.0变焦镜头;单台投影机最大投射面积:21.7×12.2米;需要放置投影机1台。

(由于要做infoplay边缘融合处理,1台投影机投影的实际面积要比下图蓝色区域面积大20%,下图仅仅画出有效的投影部分。)

2.6 附图(CAD图纸)

 


 

2.6         图形融合处理分析

2.6.1 INFOPLAY边缘融合器的主要功能

功能一:使多投影机共同投影出无缝的大画面。

边缘融合技术是将一组(多台)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、超大、高分辨率的整幅画面。

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亮度逐渐调低,使整幅画面的亮度一致。

功能二:适应不同弧度的屏幕

边缘融合图形处理器带有曲面校正功能,可适应平面幕、弧形幕、360度环幕、球形幕等。本项目采用的屏幕是半球形屏幕。

2.6.2 系统结构图

为达到最优效果,本方案中3个环和1个圆顶各采用一台边缘融合器,一共需要4台infoplay边缘融合器。

主图形服务器通过千兆以太网将4台边缘融合器连接起来。

视频图片文件由主图形服务器通过千兆以太网分配给每一台边缘融合器,再由边缘融合器分配给与之相连的每一台投影机。最终15台投影机投影出来的画面是一个统一的整体,中间无肉眼可见的缝隙,不同投影机投影出来的画面没有块状的感觉。

 

4   设备清单  详情请与中衡润泽工程师联系

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