一、概述

1.1 系统概述

大屏幕显示系统是使工作人员获得各种信息的最后环节，它的功能和效果直接影响到信息的可视化程度和决策的成效，也直接影响整个管理系统的效能的发挥。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。最近迅速崛起的数字化边缘融合大屏幕投影显示技术，正在逐步成为适应这一需求的有效途径。

大屏幕融合系统建设的总体目标是：系统充分考虑到先进性、稳定性、实用性、集成性、可扩展性和经济性等原则，建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的大屏幕融合系统，以达到既能满足大屏幕图像和数据显示的需求。本方案投影核心选用投影机和1套视图尔特专用立体背投投幕,以背投投融合方式安装，结合电子公司4MLP-JX无缝立体融合图像控制器等设备组成大屏幕投影立体显示解决方案,兼容平面多信号融合显示。

1.2 设计依据

l 系统的友好性和易操作性

良好的系统操作界面是必不可少的，中央控制系统是必不可少的，简单地使用一个触摸屏即可操作所有的系统设备中央控制系统具有良好的标准性，可以其它硬件设备无缝连接。

l 系统的可维护性

3D虚拟现实系统作为一个数据可视化和交互中心发挥着重要的作用，首先是科研工作的重要工具，其次是决策支持的有效手段，同是更可作为企业宣传、成果展示、学术技术交流、工作汇报的平台。所以系统的稳定性至关重要；另外，由于虚拟现实多通道投影系统的特点，系统需要定期维护，简洁快速的系统维护性和维护手段对长期使用是非常重要的。

本系统采用电子最新的4MLP-JX具备几何纠正和边缘融合技术可快速的完成系统的调试，实现了多通道投影系统最高的可维护性。

l 系统的可靠性

投影机作为系统的核心显示设备，其可靠性对系统的正常使用至关重要。本系统采用的 投影机，工作稳定可靠，故障率低，寿命长，其平均无故障时间MTBF大于25000小时，经长时间工作后图像质量（亮度、色彩、拼接等）不会发生明显变化。

1.3 设计原则

为最终使用户满意，大屏幕显示系统应遵循如下设计原则：

Ø 实用性

系统能满足各种现实和潜在的需求，且达到满意的效果。

Ø 可靠性

系统能提供长时间的连续运行，且稳定可靠。

Ø 先进性

系统的功能和性能达到同档次显示系统的先进水平。

Ø 持续性

选用的高质量投影显示单元和控制器，保证系统的显示效果长久不变。

Ø 经济性

在满足需求的情况下，使系统建设和使用投入的成本尽量小。

Ø 方便性

系统的调整、使用简单易行，用户操作界面友好，操作过程简捷，经短时培训即可操作使用。

二、系统功能

大屏幕显示系统主要包括图像处理能力较强和显示效果很好的投影显示单元，以及与之配套的多屏融合控制器。支持立体与非立体图像显示，支持单屏、跨屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。通过显示单元对图像独特的处理方式，体现在多路信息的同步显示能力、系统的超强稳定工作能力和强大的软件支持能力上。通过融合显示系统的集成化功能来满足显示技术要求。可在需要时将融合系统切换成立体融合显示系统。

大屏幕显示系统支持多路RGB画面、视频画面的实时显示, 应满足基本应用要求：

1、 系统可显示立体图像，也可切换到非立体图像显示模式

2、 支持图形拼接、全屏范围内显示的图像无非线性失真。

3、 图像融合完整，无错位。

4、 支持各种制式的视频图像（可显示录像机、摄像机、DVD等图像）和不同分辨率（640×480～2048×1536）的计算机信号。

5、 画面可整屏显示，也可分屏显示。用户可灵活开启窗口，定义尺寸，画面能够自由缩放、移动、漫游，不受物理拼缝的限制。采用软件控制窗口的融合、拼接与分割。

6、 通过分辨率叠加，大屏幕上能够显示超高分辨率的计算机图形。

7、 能够将多路输入信号进行重新组合，再现于显示组合屏上，信号源的显示切换过程无停顿、黑屏现象。

8、 屏幕上的各种应用窗口（RGB窗口、视频窗口）可任意同RGB图片文字窗口叠加显示，并且可任意缩放和移动。

9、 能在大屏幕上同时显示多个视频图像、计算机图形，每个窗口均能以实时、真彩的模式显示，并可在整屏上漫游、缩放显示、或与图形窗口叠加，画面无延时，无抖动。

10、 具有先进性、稳定性，可连续工作24小时以上，可一年365天不间断工作，使用寿命长，易于维护。大屏幕投影显示系统软硬件连接简单，无需对原系统做任何调整和改动，确保整个系统的通用性。

三、设备选型及技术指标

3.1 投影机

考虑到高亮度、高可靠性和高均匀性的要求，投影机我们推荐使用继CRT、a- LCD 、三片多晶硅LCD 投影显示技术以后的最新一代高对比度D L P 投影显示系统。它以DMD(Digital Micormirror Device)数字微镜作为成像器件。每片DMD由很多微镜组成，每个微镜对应一个像素点，DLP 投影机的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。DLP 投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。

投影机要求亮度均匀、色彩均匀。

3.2 纯硬件构架被动式3D信号融合图像控制系统

3.21 概述

被动式3D信号投影显示又称为光分法立体重现方式, 利用光学偏振原理，即每通道两台普通投影同步播放图像内容，每台投影机显示单只眼图像，并配置不同偏振属性的光学偏振片，相应人眼也配戴两眼相应偏振属性的偏振眼镜，从而实现。

被动式3D信号投影显示技术显示原理为通过光的偏振原理来实现的，即采用两台投影机同步播放图像将两台投影机前的偏光片的偏振方向互相垂直，让产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。偏振光投射到专用的投影幕上再反射到观众位置时偏振光方向没有改变，观众通过偏光眼镜每只眼睛只能看到相应的偏振光图像，从而在视觉神经系统产生立体感觉。

被动式3D信号融合显示系统一般要求一组水平的投影机，光路叠加作图像融合。每个部分图像都由两个投影机完成。因此被动式立体融合系统的投影机是由多组投影构成的，每组投影为上下两台，分别用来输出左右眼数据。

立体融合控制处理设备是3D融合处理系统的核心控制设备，它负责将输入的分离3D立体信号，对其进一步处理，产生公共融合边带，整体验收矫正，羽化，并进行曲面矫正,最终生成可融合的立体信号，送给立体投影机组做立体融合。

3D信号源

信号源是一切显示系统的基础部分，3D信号融合要求3D信号源部分能够产生立体信号，一般的立体信号分为两种。复合式立体信号是指一个视频信号里面即包括左眼信息，又包括右眼信息。不同信息按帧分隔，奇数帧为左眼，偶数帧为右眼信号。分离信号是指每个图像由两个独立的信号构成，一个是左眼信息，一个是右眼信息。3.22 4MLP－JX被动式3D信号融合图像控制器　4MLP－JX边缘融合控制器，是一款高性能、高端图像处理设备，能够在多个显示屏上同时显示多个动态画面，主要用于多屏幕融合显示控制，是大屏幕显示系统的核心显示控制设备。对于要求多个视频显示，要求高质量画面效果的场合，例如，指挥控制中心、视频会议、多媒体多功能厅、礼堂，它是理想的现实解决方案。集图像自由缩放、画中画动态显示、多RGB信号实时数字处理技术与一身，全面支持图像的跨屏、漫游、画中画、叠加、缩放等高端显示功能。使用显示效果震撼，模式灵活多样，用户操作方便，维护简单。

4MLP－JX立体融合图像控制器能够有效兼容处理立体图像信号和普通平面图像信号，采用不同的处理机制，显示立体和平面信号，互不干扰。采用4MLP－JX系列立体融合器的显示系统，能够在最终显示端上显示立体信号、平面信号，或者同时显示立体/平面信号，图像可自由叠加，缩放。以4MLP－JX立体融合图像控制器为核心的立体融合系统既能够用做立体显示，又能够用做平面显示，极大的扩展了立体投影系统的应用范围。用户可以在立体环境下看到自己需要的其他信息。

4MLP－JX被动式3D信号融合图像控制器采用纯硬件架构，无死机现像，兼容各种操作系统，运行流畅，速度快，性能稳定，操作简单。

4MLP－JX被动式3D信号融合图像控制器是配合偏振眼镜，能够看到震撼的立体图像效果，此系统能够同时支持平面信号，因为能够用来观看地图，文档等普通信息。4MLP－JX被动式3D信号融合图像控制器所支持的多个平面/立体信号开窗混放功能，既可用于3D/4D影院、高端仿真系统、博物馆，也可以应用于高端会议室、教学多功能厅、监控室等多种环境

4MLP－JX提供了多种强大的多视频并行处理功能，包括画中画窗口的位置、大小、缩放比例、叠加优先级等。针对每一个在屏幕上显示的画面，所有算法、操作均并行进行，图像没有延迟、没有丢桢现象。系统能够按照用户设计，实现输入信号根本上的实时显示和最好的图像缩放还原效果。支持多种视频输入方法，包括复合视频，即DVD或摄像头信号，计算机视频，即电脑信号等。其中，复合视频，支持N、P制自适应；计算机视频，支持从640x480到1920x1080的分辨率；支持RGB/DVI输出方式，包括多种视频输出格式和分辨率。

拥有多种控制方式，包括面板按键、红外遥控、RS232串口、网络（需要定制）等。

4MLP－JX技术指标

型号系列　 4MLP-JX

输入端口　DVI-I/VGA

输入分辨率　可支持XGA（1024×768）SXGA（1280×1024）SXGA+（1400×1050）UGA（1600×1200）1080P（1920×1080）单路分辨率可支持2048×768@60Hz，以及3072×768@60Hz

控制端口　RS232控制或485控制或RJ45网络控制

输出分辨率　可支持XGA（1024×768）SXGA（1280×1024）SXGA+（1400×1050）UGA（1600×1200）1080P（1920×1080）等常见分辨率

输出端口　DVI-I端口，模拟数字同步输出

系统控制软件　随机附送

功耗　15W/路

供电　180-240VAC，50Hz

工作温度　0-40摄氏度

工作湿度　15-85%

机箱规格　4U标准机箱

机箱尺寸（mm）　431×264×530

重量　大约20KG

3.23系统控制软件描述

1） ApplicationPro是可视化、所见即所得的系统控制软件，具有一个方便直观的中文界面，能与集中控制系统一起实现一体化操作管理。

2） ApplicationPro系统控制软件集成了对投影显示单元参数调整、系统监测等功能：控制终端通过该软件，可以控制大屏幕的显示模式，方便使用和对设备的、操作维护。

3） 通过ApplicationPro系统控制软件，可在整个大屏幕上以窗口形式显示各类信号图像，各图像窗口的位置可以任意定位，其大小、形状可任意缩放变化，可在全屏范围任意拖拉；各窗口可任意打开、关闭、扩展至全屏、平铺、相互叠加遮盖。

4） 通过ApplicationPro系统控制软件可以方便完成对场景的预设、调用、窗口的控制、信号通道选择等；实现场景内任意信号源窗口模式组合的定义、编辑、调度和管理。实现自定义多种显示模式存储调用。操作者可以在任意位置打开多个活动窗口显示不同的输入信号，所有窗口能在整个大屏幕投影显示墙上任意移动、放大和缩小，同时具有实时的响应速度。

5） 可同时显示多路视频窗口，每个视频窗口均能够以实时、真彩的模式显示，并可在整屏上任意漫游、缩放、或与图形窗口叠加。视频窗口的大小及各项参数调整不影响计算机图形窗口的显示速度。

四． 系统特性

4MLP-JX 系列边缘融合处理器是在 4P系列硬件拼接控制器的基础上研发的新一代、高性能边缘融合处理设备。它集视频多窗口处理技术和边缘融合技术为一体，在一台控制器上完美实现视频多窗显示、边缘融合、色差校正、多路信号源选择、无缝切换、输入信号自动调整和预存场景自由调用等功能。

4.1 融合边带处理

4MLP-JX根据无缝拼接和显示的特性， 自生成融合所需要的重复数据带，在不同投影显示单元之间构筑融合所需要的叠加重复显示区域。融合带的宽度范围为128、256、512、1024个像素点可选。

融合边带处理功能主要实现光学拼缝消融，4M 内置多种伽马渐变模式，同时也支持用户自定义模式。

4.2 自动色彩均衡

自动色彩均衡功能可消除投影设备间的颜色和亮度差异，保证投出的大画面色彩均一、亮度一致。

4.3 全动式几何校正技术

4MLP-JX拥有专利技术的全动式校正技术，不同于过去的网格式的局部调整功能，采用全动式弧形渐变技术，消除了局部凹凸不平，画面畸形的问题，配合投影机的镜头变形校正，按照弧形变化曲线进行弧形的融合调整，变化过度曲线平滑完整，完全不受网格限制，对于画面的视觉感官表现力更大的提升。该矫正技术校修正了投射图像的几何形状，保证了融合控制器能适应多种屏幕构型，如平面构型、柱面构型、球面构型等，投射到幕上的画面无几何失真 。

4.4 多窗口融合显示

显示模式

1. 整屏显示：输入视窗在系统中主要进行视窗缩放和视窗切割两种处理。视窗缩放如下图：

2. 窗口缩放主要是把输入视窗进行等比例放大、缩小。

3.窗口拉伸主要时指对输入视窗进行任一比例的拉伸

3. 多屏幕显示 三图像等比例显示, 显示效果如下图，三个视窗分别占居输出视窗的四分之一。

4. 画中画显示模式下，几个视窗层层包含，最前端窗口回遮住后面窗体中的内容。显示效果如下图。

5. 多画面显示模式下，不同输入视窗只占据输出视窗的一部分，显示效果如下图。

附件：边缘融合控制器简介

一．边缘融合控制器与普通工控机融合系统的性能比较　目前市场上使用的图像融合控制器，大体分为两种。一种是组装的工控机，另一种就是硬件融合处理器。用工控机组装融合控制器，需要插多个卡，多卡使用同一组PCI总线，占用PCI总线资源，其结果是机器性能很大程度上取决于工控机CPU计算速度。以普通Pentium 4，2.8G的CPU为例，可以接受4路VGA/RGB 1024x768信号和8路或9路Video信号，可以支持32路输出。一台普通插卡式融合控制器的性能如下：

系统结构：计算机结构，8-12个PCI插槽；266-533MHz系统总线；

输出通道：数量2-32个；输出通道分辨率640x480到1280x1024像素；

输入视频：个数1-8个；格式NTSC或PAL自适应；8路Video卡不能叠加；

输入RGB：个数1-4路；时钟速度123M；采样颜色深度16bpp；

系统支持：WindowsXP/2000

软件支持：设备提供上自开发软件

控制：本地键盘鼠标、远程鼠标键盘

需要注意的是：

当VGA/RGB信号多于2路时，系统分配给每路VGA信号的处理时间不足，导致信号实时性降低，基本现象就是鼠标和动态图像的不连续；有些工控系统号称具有24bpp的采样颜色深度，事实上在实际使用中，由于计算速度的限制，都只用到16bpp颜色；

采用网络接口采样的方法增加RGB输入信号数量，并不能节约系统资源，结果仍然是多个信号同时显示的时候，图像实时性受影响。并且网络信号采样的质量、实时性等受到网络速度、通信质量等环境影响，有一定未知性和不稳定性。

纯硬件融合控制系统采用纯硬件架构设计，与工控机有本质区别。系统采用多通道分布控制技术，所有数据并行处理；使用国际最先进图象处理芯片处理信号，速度快，支持通道个数多；不属于工控机，不运行Windows/Linux操作系统，不存在计算机防病毒问题，不存在软件系统维护问题；数据实时处理，不需要硬盘、光驱等海量存储设备；设备支持全年24小时运行，不需要特殊维护。其基本性能参数如下：

系统结构：纯硬件架构

输出通道：数量1-16个，内部级联后，可依据当前显示窗口数无限扩展；分辨率640x480到1920x1080像素，可定制特殊分辨率，如4096x768(1x4屏)；支持DVI-I模拟数字接口；

输入视频：单系统1-16路，内部级联后无限扩展；格式NYSC或PAL自适应；Video信号高速动态图像补偿；信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加(信号叠加层数最多可达16层)，图像实时性不受影响；

输入RGB：单系统1-16路，内部级联后无限扩展；采样深度32bpp真彩色；分辨率640x480到1920x1080像素，可定制特殊分辨率的支持功能，如可以支持4096x768；信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加(信号叠加层数最多可达16层)，图像实时性不受影响；

系统支持：不需要系统支持

控制方式：RS232串口、面板按键、红外遥控、100/1000Mbps网络(TCP/IP协议/需要定制)

　电子边缘融合器　普通插卡融合器　

启动时间　小于5秒　1～3分钟　

操作系统　不需要　WIN2000/XP　

死机　没有　有　

中病毒　没有　有　

系统崩溃　没有　有　

总线构架　并行总线　串行总线　

24小时工作　能　能　

视频信号补偿　有　没有　

颜色处理　32比特　16比特　

RS-232控制　有　没有　

预设内场景存储　16种　没有　

单独调整画面　有　没有　

实时图像处理　有　没有　

图像分割功能　有　没有　

图象锯齿消除功能　有　没有　

视频格式　自动识别　手动识别　

支持中央控制系统　支持多种　没有　

边缘融合控制器与普通工控机融合系统的性能比较，如下表所示：

名称　4M系列纯硬件拼接（融合）器　插卡式拼接（融合）器

操作系统　无操作系统　Windows\\Linux操作系统，系统常常因为病毒等各种原因崩溃，稳定性差

硬件构成　模块化设计，系统组成简单，都是由一个厂家独立研发和制造，故障率低　工控机加采集卡，多头输出卡等组成，部件众多，情况复杂，常常因为个别部件故障导致整机无法运行

系统总线　自主研发的高速总线，各通道独立处理，可同时处理四十多路RGB信号，速度不受影响　受限于PCI传输总线的限制，只能同时处理两到四路RGB信号，单信号的采集也不能超过123M

输入信号　所有输入信号可在任意单个或多个屏上拉伸、缩放、跨屏漫游、叠加，信号实时性不受影响　信号漫游、叠加功能受限

输出信号　高质量DVI-I（向下兼容VGA信号）信号可选　VGA模拟信号，效果跟数字信号有很大差距

RGB信号　可接受高分辨率VGA信号，同时显示的数量不受限制，可任意的在屏幕上任何位置显示，画面速度不受影响　最多同时显示两路RGB信号，且受限于带宽，播放高数据流量动态图像时，画面速度会明显变慢

VIDEO信号　可接收YUV,YC,VIDEO等格式的视频信号，NP自适应，动态补偿；图像经过处理，显示质量好，画面速度不受影响　图像未经处理直接采集输出，效果比较差，且一般不能跨窗口漫游

工作方式　上电即可使用，操作简单，对工作环境要求低，运行安静，发热量小　需要等待长时间的开机过程，受工作环境影响大，夏季面临散热问题，冬季风扇噪音大

性价比　优良的性能，同等要求下，价格低于卡式机，性价比较高　功能有限，同等要求下，价格高于硬件式拼接。

维护成本　安装调试完后基本不需要后期维护　后期需要经常维护，维护成本高，

启动　启动时间小于5秒，可随时插拔电源，不会对机器造成任何损伤　启动时间漫长，不能中途断电，否则对机器会造成严重伤害

长时间工作　可24小时不断电工作，365天持续工作，机器速度不会受影响　不可长时间工作，长时间工作后会造成系统不稳定，或死机等现象