二通道标清投影融合系统技术方案

　　第一章、系统方案设计概述

　　1.1项目概述

　　根据客户需求，我们设计选用一块高1800mm、宽4200mm整张低增益(1.0左右)投影融合幕，支持1024*768显示分辨率投影机进行投影融合显示;

　　1.2项目需求

　　l      高1.8米、宽4.2米无缝大屏弧幕进行完美融合显示，无拼缝;

　　l      支持VIDEO、RGB、DVI、HDMI信号源输入、输出;

　　l      可以将外部视频信号以开窗口的形式在大屏幕上显示;

　　l      所有操作均兼容集中控制主机、操作电脑等控制设备;

　　l      完美实现多窗口显示，并且可以进行窗口放大、缩小、漫游、叠加、拉伸等功能;

　　l      支持232串口、网络、WIFI无线操作模式;

　　l      支持显示模式预存、调用、修改等功能;

　　1.3项目方案

　　根据客户需求，投影幕高1.8M，并且要求投影显示为4:3比例，因此单台投影设备投影画面为：高1.8M、宽2.4M，根据单通道投影画面大小计算，此项目应采用2通道投影融合显示方案;

　　总投影画面：高1.8M、宽4.2M

　　单通道投影画面：高1.8M、宽2.4M

　　二通道投影画面：高1.8M、宽4.8M

　　融合区：宽为单通道25%

　　最终显示画面：高1.8M、宽4.2米

　　因此通过计算2通道投影融合显示方案完全满足用户需求;并且方案中提供的显示设备为：

　　投影显示设备：

　　融合处理设备为：VisionStar IPWINDOWS融合处理服务器

　　以上设备功能均可以满足用户需求;(详细见设备介绍)

　　方案主要功能如下：

　　l    大屏幕显示

　　可以把投影大屏幕作为统一的逻辑屏来显示高分辨率的图像，实现全屏显示和分辨率的叠加，比如显示超高分辨率的大型完整的网络画面等。

　　例如：

　　l      2x1的融合大屏幕可显示分辨率：

　　长：(总长分辨率)1024*2-(融合区分辨率)256=1792

　　宽：(宽分辨率)768

　　总分辨率：1792*768

　　l      多路RGB\DVI信号输入输出:

　　支持全制式RGB\DVI输入信号，RGB\DVI录像机、DVD影碟机、PC机、笔记本信号、彩色实物显示仪等各类RGB\DVI信号源均可接入投影大屏幕融合处理器。可分别以窗口的形式在显示墙上任意位置放大、缩小、叠加、

　　跨屏移动及全屏显示等。

　　方案中应用设备优势：

　　考虑设备使用数据运行量大、工作时间长。因此在系统设计时主要考虑以下几个方面：

　　①性能稳定：要求大屏幕能连续稳定的运行，故障率低。

　　②长时间运行：要求系统能保持长时间不间断工作，并保持最佳的显示效果。

　　③响应速度快：需要接入的信号数据量大，数据种类多，系统状态变化快，要求显示设备刷新速度快，及时反映动态信息变化。

　　④良好的兼容性：各种信号、多平台的应用系统将运用到本系统中，因此要求系统兼容新强。

　　⑤系统功能强：要求接入各种信号、灵活的显示方式、强大的功能操作软件、并支持多种系统要求。

　　⑥灵活易用性：要求系统设备及软件操作的便捷性及统一性。

　　⑦高清晰度的显示效果。

　　⑧系统的升级及扩充：具有系统增加新设备及软件升级的能力。

　　1.4方案技术规范和标准

　　本设计方案设备选型、系统设计、设备运输及安装、售后服务等严格遵循国际及国家相关标准，遵循下列标准：

　　《IEEE802.3以太网规范》

　　《民用建筑电气设计规范》                                  (JGJ/T16-92)

　　《低压电气设计规范》                                      (GB50054—95)

　　《工业企业通讯设计规范》                                  (GBJ42-81)

　　《电气装置安装工程接地装置、施工及验收规范》              (GB/T50169)

　　《安全防范工程程序与要求》                                (GA/T75)

　　《信息技术设备(包括电气事务设备)安全规范》              (GB4943-1995)

　　《电子计算机机房设计规范》                                (GB50174-93)

　　《电工电子产品基本环境试验规程试验方法》                  (GB2423.1/2/3-89)

　　《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》     (GB/T17626.5-1999)

　　《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》                      (GB/T17618-1998)

　　《电子测量仪器振动试验》                                  (GB6587.4-86)

　　《民用建筑电气设计规范》                                  (JGJ/T15-92)

　　《高层民用建筑设计防火规范》                              (GB50045-95)

　　《智能建筑设计规范》                                      (GB50045-95)

　　《工业企业通讯设计规范》                                  (GBJ42-81)

　　《工业企业通信接地设计规范》                              (GBJ115-87)

　　《厅堂扩声系统声学特性指标》                              (GYJ25-85)

　　《厅堂扩声特性测量法》                                    (GB/T4959-1995)

　　《客观评价厅堂语言可懂度的RASTI法》                       (GB/T14475-93)

　　《歌舞厅扩声系统的声学特性指标与测量方法》           (WH0301-93)

　　1.5系统方案设计特点

　　1.5.1、系统的先进性

　　系统应具备当今的先进水平;

　　在整个系统的生命周期内，系统必须能够不断完善、扩充、更新，使功能愈来愈丰富，性能愈来愈完善，使用愈来愈方便，而不至于过早地被淘汰;

　　1.5.2、系统的安全性

　　系统必须具有完备的安全保护措施和严格的用户权限管理功能;

　　系统对外必须有完备的安全防范措施，必须建立符合安全标准，能够严格有效地防止外来非法用户入侵，能够避免遭受攻击或遭到攻击能够报警;必须能够有效地防止失密情况的发生;

　　信息系统必须具有完备的用户权限管理功能，禁止超越权限的操作，保护原始数据，保护系统免遭破坏;

　　1.5.3、系统的开放性

　　系统的结构设计必须符合国际开放系统的标准，是真正的开放式系统;

　　系统使用的硬件平台和软件平台均要符合开放式标准;

　　硬件平台的开放性，主要包括设备的网络互连性和可互换性;

　　软件平台的开放性，包括操作系统、图形用户界面、网络通讯协议等符合国际统一标准;

　　开放性要求的目的在于，应用软件的可移植性，硬件平台的可互换性;

　　1.5.4、系统的实用性

　　系统必须适合本系统的实际情况，能够满足强化管理手段，提高管理水平，能够为政府的管理工作提供强有力的支持;

　　设备不盲目追求高档，而是在高可靠、先进的前提下实用，要能够切实地解决实际问题;

　　1.5.5、系统的可扩展性

　　系统必须具有良好的可扩展性和可扩充性;

　　当系统规模扩大，系统必须能够通过适当增加模块和相应设备，就能够适应要求，达到良好效果不会造成浪费;

　　1.5.6、系统的兼容性

　　为与原有系统良好的兼容，系统设计充分考虑了系统的兼容性，能与原有系统组成完整的系统。

　　第二章、投影融合系统介绍

　　2.1投影融合系统结构组成

　　投影融合系统由：显示子系统、融合子系统组成

　　2.2投影融合系统连接图

　　第二章、各子系统介绍

　　3.1显示子系统

　　显示系统为整个融合系统提供显示功能，主要由投影机、投影幕、组成;投影机镜头按照1.8:1设计,可以在4.32米处投射高1.8米、宽2.4米的投影画面;通过二通道融合为高1.8米、宽4.2米整体画面，融合区为单屏25%;

　　3.1.1、投影光路立面图

　　3.1.2、显示子系统设备介绍

　　投影机：

　　投影幕：

　　3.2融合子系统

　　大屏幕宽度较宽，采用单个投影显然无法满足实际使用需求，必须采用多个投影。而目前支持环幕、弧形幕与多通道、多投影的解决方案主要是边缘融合和投影拼接，但是考虑到传统的投影拼接方案无法满足客户的需求，为此我们为客户定制三通道投影融合系统方案;

　　传统投影拼接方式有以下几个明显缺点：

　　l         存在不可消除的屏幕物理拼缝;

　　l         存在不可消除的投影光学拼缝;

　　l         太阳效应较为明显;

　　l         存在较为严重的色差

　　为了解决以上这些缺点，投影系统的几个领先厂商经过长期的技术积累，在传统拼接的基础上开发出了一个较为先进的融合方式：边缘融合拼接投影技术。

　　下图是一些实际传统拼接技术和先进的融合技术应用的案例照片：

　　上图为辽宁电视台拼接项目，采用传统拼接技术，可以看出中间明显的拼缝;

　　此图为德州2*1背投融合技术应用照片

此图为大连市政府项目3*1背投融合技术照片

　　从以上照片的对比不难看出这种方式的优点：

　　l         没有任何物理和光学拼缝;

　　l         整体的亮度均匀度和色彩均匀度极高;

　　l         同时打开多个视频及计算机信号窗口，且窗口位置和大小可任意调整、堆叠。

　　3.2.1、融合子系统技术介绍

　　边缘融合投影技术是非常先进的一种超大屏幕显示解决方案，目前只有少数几家高端投影系统生产商和边缘融合控制器厂商可以提供类似的解决方案，而北京威视讯达公司则是其中的佼佼者，其最新推出的IPWINDOWS融合处理器集拼接与融合于一身，可以提供强大的实时信号处理能力，可以提供非常出色的投影效果，完全可以胜任投影大屏幕应用;

　　边缘融合大屏幕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，通过软硬件的结合处理，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)

　　从上图可以看到，边缘融合技术的应用显示效果及优势所在;

　　3.2.2、融合子系统应用方式介绍

　　融合拼接控制器在处理融合的同时也能够开视频与RGB窗口在大屏幕上显示，窗口大小、数量均可以控制，并且支持窗口状态模式的保存与调用，以下我们用图片方式重点介绍本系统的应用方式。

完整无缝的视频或计算机画面（可进行变形处理，得到任意比例的图像），在这种模式

　　下用户可以显示全屏幕的视频或计算机信号，类似欢迎词等。

　　打开多个视频及计算机窗口(图中1、2、3、4、5、6均为窗口画面，窗口的大小和位置任意可调，且不同类型的窗口可以任意叠加)，这种模式下用户可以显示多路监控或计算机画面。

　　常用布局(同时显示多路信号，并且将主要信号显示在大屏幕中央)

　　信号窗口的大小和比例均可以任意调整，以满足各类特殊应用的要求(狭长型、扁平型以及方形并且每一路信号输出窗口均可以任意叠加)

　　3.2.3、融合子系统实际应用图片

（图一：15分屏）

（图二：5分屏）

（图三：2分屏）

　　3.2.4、融合子系统设备介绍

　　IPWINDOWS系列边缘融合处理简述

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理是基于嵌入网格调整技术的边缘融合处理器，采用国内外领先的高性能GPU运算能力及网格调整技术，保证每个融合区的像素都能重叠以及融合区的亮度和颜色处理完好.IPWINDOWS融合处理器能处理显示网络采集信号、IP流媒体信号、视频信号、RGB信号、数字高清HD-SDI\SDI\HDMI信号、高清媒体信号等，可以在整个大屏上进行窗口漫游，并且信号的显示完全实时.

　　IPWINDOWS系列边缘融合处理器能处理32路的实时的视频和RGB信号，采用基于最新的Intel Pentium CPU处理器的硬件结构体系，输出信号可以是模拟的RGB信号或DVI的数字信号，所有的网络图形窗口和实时的视频/RGB显示窗口均可以开窗口漫游显示，可以任意放大、缩小、托拽、移动。

　　外围输入设备

　　IPWINDOWS系列边缘融合处理器可以连接标准的键盘和3键鼠标作为外围控制操作设备，边缘融合处理器操作者可以使用这些外围设备控制操作边缘融合处理器的所有功能。

　　输入信号

IPWINDOWS系列边缘融合处理器可以在大屏幕上处理显示复合视频信号或者，所有

　　的视频显示均为全实时的，视频信号采用PCI或PCI-E输入处理，并且对输入的视频信号做逐行扫描处理，从而能得到倍频扫描的、高质量的视频图像。

　　IPWINDOWS系列边缘融合处理器可以通过RGB(DVI)处理模块接入标准的计算机RGB(DVI)信号，RGB(DVI)信号是指从计算机输出的标准HD-15(DVI)街头输出的信号，从640x480～1920X1200分辨率的信号都可以通过RGB(DVI)模块处理显示，一个边缘融合处理器可以配置多达4块RGB(DVI)输入的RGB(DVI)输入模块。

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理器可以通过标准的网络连接方式(RJ45)与用户局域网络系统连接，可以连接在一个以上的网段，网络连接接口保证与网络工作站具有极快的通信与数据传输，通过网络连接也可以远程控制大屏幕的资源和远程网络遥控操作大屏幕上的视频和RGB信号。网络连接可以提供10/100/1000M的接口，并遵循TCP/IP网络协议，接口为标准的RJ45J接口。

　　视频输入

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理器可以处理通过视频矩阵、摄像头、DVD播放器、视频服务器、摄像机等视频输出设备输出的复合视频信号，输入的视频信号支持PAL/NTSC/SECAM制式，系统支持高达2048路的视频输入，16路信号在一个屏幕上可以同时显示或叠加显示.

　　RGB信号输入

　　通过RGB(DVI)矩阵,系统可以从大量的输入RGB(DVI)信号中切换需要显示的信号,可以支持最多256路RGB(DVI)输入信号。

　　高清SDI\HDMI输入(分型号)

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理可以处理1-2路高清视频服务器、蓝光播放器、高清

　　摄像机等高清设备的1920*1080标准高清SDI\HDMI接口视频输入，并且可以实现全屏幕漫游、拖拽、任意放大、缩小、移动、窗口叠加等操作;

　　高清视频播放

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理器内建媒体文件保存文件夹，支持.avi .mov.  wmv格式文件，通过服务器可将目录内所有文件进行循环播放;

　　静态图文输入

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理器内建图片保存文件夹，支持.bmp .jpg格式图片，通过服务器可将目录内所有图片进行循环播放;

　　网络信号输入

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理器支持TCP/IP，802.11g/b等标准网络协议，可以通过网线或无线网采集所有连接到网络中同一网段计算机的桌面;

　　IP视频流输入(分型号)

　　IPWINDOWS 系列边缘融合处理通过网络可以处理网络中摄像头视频流和电脑信号的视频流，并且可以开窗口的形式浏览;

　　IPWINDOWS控制单元

　　IPWINDOWS系列边缘融合处理器是基于最新技术的Intel Pentium CPU处理器和标准的PCI-E总线结构的硬件体系，可以根据客户要求量身定制的系统，系统的操作平台、支持的显示单元数量、系统内存、硬盘大小、网络接口等可以根据用户的要求配置。

　　边缘融合处理器的默认操作系统为嵌入XPE系统，随机配备了多屏控制处理驱动程序、图形界面的服务器端和客户端控制操作软件(控制操作大屏的视频、RGB、网络信号的显示窗口)，功能强大的软件包可以用于组织协调远程控制操作者的工作，使不同的操作者可以

　　交互控制操作大屏幕系统。

　　边缘融合处理器自身带有像素叠加和边缘羽化功能，边缘融合处理器与可以与带有边缘融合功能的投影机一起使用，与投影机配和一起调节边缘羽化部分能会使效果更好。

　　二、 IPWINDOWS边缘融合处理器的特性如下：

　　■采用嵌入式操作系统

　　■自动产生叠加像素和带边缘羽化功能

　　■ 支持曲面\任意形状几何校正功能

　　■ 支持128x128网格调整功能

　　■ 支持R\G\B每个颜色伽马调整功能

　　■ 整合的多屏控制以及实时视频的显示

　　■ 可以同时自动识别处理显示16个全制式(PAL/NTSC/SECAM)视频信号

　　■ 可以显示多种类信号，最多可以显示16个视频16个DVI-I信号

　　■ 视频和RGB(DVI)窗口可以在大屏漫游，可以任意移动、托拽、改变大小

　　■ 支持扩展HDMI\HD-SDI高清数字信号

　　■ 可以任意切换背景显示

　　■ 可以捕捉网络计算机信号

　　■ 可以播放1920X1080高清流媒体视频文件

　　■ 具有界面简单、友好的控制操作软件，可以全面管理视频、RGB(DVI)、网络、流媒体等信号窗口

　　■ 控制软件提供窗口预制布局功能，可以提供预案功能，预设模式可达999种或更多

　　■ 提供远程控制功能，通过网络可以直接控制融合处理器

　　支持232串口模式调用，可以预设多个模式，通过触摸屏直接调用模式

　　■ 支持触摸屏直接管理开机关机等功能

　　■ 可以对每通道的颜色匹配调整

　　■ 支持多种测试图样和色彩图板，融合区域调整图案齐全。

　　■ 采用PCI-E的显示卡输出、每通道256M DDR显存以上

　　■ 支持现场升级与维护，不需要返厂才能进行系统升级(升级维护简单)

　　■ 支持无线网络连接控制、调试(操作简单)

　　■ 支持融合器直接级联，支持级联数量大于16个

　　■ 支持通过DMX512,ARTNET控制

　　■ 支持图层特效控制

　　■ 支持IP视频流输入

　　三、IPWINDOWS系统技术指标

　　操作平台                        xpe嵌入式系统

　　CPU处理器                       单Intel 酷睿4核 CPU

　　内存                             2G,

　　硬盘                             160G

　　网络接口                         10/100M/1000M,RJ45接口，TCP/IP协议

　　设备机箱                         标准19“机箱，高度4U

　　尺寸                             450x190x540mm

　　主电源                           100～240V，50/60HZ

　　供电电源                         19.8KG

　　工作温度                         0～45C

　　工作湿度                         5%～90%，不结露

　　图形接口标准                     Microsoft Win32 GDI

　　控制显示单元数量                 2~8个

　　输出信号分辨率                  1024X768~2048x1080,60HZ

　　显存                             256M DDR3以上

　　显卡插槽                          PCI-E

　　色彩                             16位、32位

　　象素频率                         高达350MHZ

　　输出信号格式                     RGBHV模拟信号

　　TMDS数字信号

　　输出接口                         HD15 VGA接口

　　DVI数字接口

　　视频信号特性

　　输入的视频数量                     1~16路适用PAL/NTSC/SECAM

　　分辨率                             PAL 768x576

　　NTSC 640x480

　　视频色彩                           全彩色

　　视频窗口缩放                       最小一个象素，最大没有限制

　　视频窗口数量                       每屏1、2、或4个

　　视频接口                           BNC

　　RGB(DVI)信号特性

　　RGB(DVI)输入数量                 1~16路DVI-I信号

　　适用的分辨率                       640x480~1920x1080,3072x768,60HZ

　　RGB(DVI)显示窗口色彩              全彩色

　　RGB(DVI)窗口的尺寸和缩放          最小320x240,最大没有限制

　　RGB(DVI)窗口的数量                单屏可以1、2

　　RGB(DVI)信号连接接口              DVI-I

　　第四章、系统整体设计

　　系统主要有信号源、信号处理设备、融合处理器、投影机、投影幕、控制系统六部分组成。信号源到达大屏幕途中，要依次经过信号处理设备、融合拼接控制器、投影机三个过程。

　　信号源是各种VIDEO、RGB信号组成，他们是大屏幕中各个窗口显示的内容。

　　信号处理设备包括视频矩阵、RGB矩阵与线缆等，是信号源与融合器之间的通道，直接影响视频质量。矩阵带宽与切换的延迟时间是重要的参数，线缆的质量对信号有很大影响，每种线缆传输每种分辨率的信号都有一定的传输距离，超过这个距离，图像会变差。

　　l         由于幅频特性及群延时特性造成的图像模糊、变暗、拖尾;

　　l         由于设备产生自激或环境电磁干扰产生的高频干扰;

　　l         由于系统电源地线处理不当造成的低频干扰;

　　l         由于设备或传输系统或接插件等阻抗不匹配而引起的重影反射及显示不稳定

　　为了避免上述问题，所以要选用屏蔽好、带宽高的线缆，必要时需要增设信号放大设备。

　　融合拼接控制器是本系统的核心处理设备，是运算处理中心。首先它为了满足大屏幕的宽度，能形成二个通道的融合，其次还能在投影幕上二个通道之间做融合处理，使它们之间无任何拼缝，形成真正完整无缝的大屏幕，然后它在融合的基础上将矩阵传过来的信号通过

　　开窗口的方式在大屏幕上显示，且窗口大小、位置、数量全部可调节，调节状态可保存、可调用。

　　投影幕的选择要根据现场的环境，观看者的角度等去考虑，在边缘融合系统中我们要选择高视角、低增益的屏幕，这样才能满足在中心大厅内不同角度的观看效果。

　　4.1系统功能特点

　　采用本方案将有以下特性：

　　l      可以显示一幅完整超高分辨率的画面，显示完整的大背景，作为会标、欢迎语、背景、造型等;

　　l      可以进行分组显示不同的背景图片，如每台投影机显示一幅画，可分2组各显示不同的画面;

　　l      可以自动更换背景图片，就如播放全景的PPT一样,同时也可以分组播放背景图片或者全景播放;

　　l      可以播放一个整屏的的高清媒体文件;

　　l      可以自动设置播放流媒体顺序，让播放的文件进行定时或者循环播放;

　　l      播放内容文件无需进行预处理，只要达到分辩率和WINDOWS媒体播放器识别，系统可以自动播放;

　　l      可以输出2通道1024*768分辨率信号

　　l      可以实时显示RGB信号;

　　l         可以实时显示VIDEO信号;