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多通道投影无缝边缘融合的设备选择与误区
2016-05-30
    对于构建整个无缝多通道边缘融合系统而言,主要有四大主要因素(1)投影机(2)边缘融合机(3)幕布系统(4)环境控制,只有这四个因素相互配合才能构成完美的多通道融合效果,如果选择不当,哪怕是其中某个系统的性能非常优秀也无法补救其他系统的缺陷,而过度追求其中某一项的性能也并不能直接提高融合效果,下面分别分析四大因素的影响和选型建议。
图一:完美多通道边缘融合系统四要素
    无缝多通道边缘融合系统的投影机选择是首要因素,可以说投影机的选择是前提,选择了错误的投影机会使这个多通道投影系统的性能大大下降,因为投影机本身的选型是很多综合因素的问题,也不是本文可以覆盖的,这里只分析多通道投影领域的关键选择指标,在多通道无缝边缘融合系统中,首先要结合最终的画面大小和投射距离选择投影机的分辨率、亮度和通道数,因为这三个指标是多通道投影中选择投影机的基本指标,当然这些选择还要根据系统预算进行综合考虑,常用工程投影机的分辨率为1024x768分辨率,在该分辨率上有很宽的亮度选择范围,如果想减少通道数达到同样的投影幅面可以采用宽幅分辨率投影机例如1280x800投影机,在有些场合需要画面纵向幅面较高的场合投影可以选择1920x1080或1400x1050分辨率的投影机,一般不建议采用纵向融合,主要原因是正投投影吊装会造成难度,同时纵向融合对融合机的要求较高,一但融合效果不好将适得其反,当然如果最终投影效果要求画面具有很高的纵向分辨率就只能考虑使用纵向融合。在选择用于多通道投影的投影机时对比度是一个非常重要的指标,一般建议用户使用2000:1以上对比度的投影机,使用1000:1以下的投影机由于全黑的漏光在叠加时会很明显,任何数字校正补偿都无法消除全黑状态下的漏光亮度叠加,这个时候只能用黑位补偿或者用光学衰减法,但是前者会降低画面的动态范围,对总体显示效果有影响,后者对设备固定的要求较高,在这种情况下只有光学衰减法结合数字动态补偿的边缘融合机才能够比较完美的解决投影机低对比度的问题,当然一般建议用户直接选择高对比度投影机就可以直接避免该问题,简化工程难度节省成本,一般来说采用DLP投影机是获得高对比度的常用途径,因为即使是低端的DLP投影机做到1500:1以上的对比度也很轻松,同时DLP投影机的色差一般较小也有利于画面总体性能的提高。对于基于LCD技术的投影机,一些相对老一些的产品对比度做的比较低,建议采用新一代LCD投影机,他们通过补偿和LCD性能提升已经可以实现很高对比度了。在选择高对比度投影机时,要注意对比度性能指标是ANSI对比度还是开关对比度,前者采用棋盘格图像进行对比度测试,一般同样一台投影机的ANSI对比度要远低于开关对比度,建议用户选择2000:1以上的对比度指的是开关对比度,如果是ANSI对比度就要低很多。
 
图二:ANSI对比度的棋盘格测试图像
 
    无缝多通道边缘融合系统的边缘融合机是系统中的核心设备,一般硬件边缘融合机主要有基于PC架构加采集卡结合边缘融合软件,基于图形ASIC方案和基于可编程FPGA方案的,基于PC架构加采集卡结合边缘融合软件基本上可以认为是软融合的一种变形,其性能和稳定性还无法做到高质量,主要是因为国内的边缘融合软件没有经过大量的投入研发和完善的测试,都没有达到真正的软件成熟度模型要求,同时基于PC加采集卡平台也天然决定了这类系统的性能和可靠性不高,因此建议用户在性能和可靠性要求高的场合谨慎选用这类设备。基于图形ASIC方案的硬件边缘融合机稳定性有了提高,但是灵活性不好,内部处理带宽有限,最大的问题是融合效果和图像质量不高,其实际有效图像分辨率和融合效果是硬件融合机中最低的,基于可编程FPGA方案的硬件融合机具有优秀的平台基础,如果架构设计合理可以获得极高性能,一般如果基于可编程FPGA方案的硬件融合机能够具备超高分辨率(如双通道DVI)且是点对点输出,融合带完全任意可调,调节迅速,图像延时极低的,主被动投影都支持,这些特性,那该硬件融合机的可编程FPGA架构就是设计合理的高性能产品,这种的硬件融合机是今后硬件融合机的主流,并且好架构的硬件融合机成本也会因为简化冗余而下降,相信在近年内,新架构的硬件融合机完全可以在性价比上完胜软件融合和其他硬件融合机,建议用户选用这类先进架构的硬件融合机可以获得完美的效果,同时从工程角度考虑题,融合带完全可调且调节速度快的设备也会极大缩短调试负担和专业人员需求也间接节省了开支。
    无缝多通道边缘融合系统的投影幕布也是实现完美效果的不可忽视的环节,建议用于多通道边缘融合投影的投影幕的增益一般小于1.2。不要使用高增益幕布,那些增益很大的幕布在单投影时可以增强反射能力,但是在多通道无缝投影当中却会适得其反,屏幕的增益越小,可视角度就越大;屏幕的增益越大,可视角度就越小。如果从正面看,增益大的投影幕和增益小的投影幕的融合效果没有什么差别。但如果从较大的角度观看,增益大的投影幕的融合带就越明显,画面的整体性就不够强。因此,在边缘融合项目中一般建议选用屏幕增益在1.2以下的产品,这样从不同角度观看画面都会觉得始终整体如一,效果更理想。选择幕布并不一定是越贵越好,有的时候一面亚光墙面的效果结合好的融合机和投影机也可以做到很好,如果有条件可以使用荐低增益金属硬幕,是由于融合带部分是两台投影机图象的叠加。多台投影机发生细微的位移,叠加部分就会产生影像的重叠和颜色过渡的不自然、不连贯。同样,如果投影幕发生了细微的位移,也会产生重影和画面撕裂。同时金属幕更容易固定,而且显得高档大气。对于被动立体投影系统,金属幕布是必须的选择,对主动多通道立体系统则可以采用一般白素幕甚至是白墙。在确定完屏幕的材质后,还要确定投影幕的尺寸。在边缘融合系统中最为关键的技术之一就是要做边缘融合带处理,相邻投影机的投影画面需要有部分重合,重合部分的宽度应不低于单台投影机投影的宽度的20%,因此,要根据屏幕的宽度、屏幕的高度、投影机数量、融合带宽度三者的关系来确定屏幕的尺寸,出现尺寸不匹配的情况将极大降低最终效果,这必须在多通道投影系统的设计之初仔细计算。
    最终构成的无缝多通道边缘融合系统是运行在一定的场合,比如展会、放映厅、会议室或者指挥中心,要获得完美的超宽画面效果环境的配合也往往能够起到锦上添花的效果,对于超宽幅面的系统,相应的音响系统的布置要尽量使声音效果从屏幕后均匀输出,而环绕副音响也要按照空间位置合理安排,才能达到完美的沉浸效果。多通道边缘融合系统适宜周围环境不要过于明亮和黑暗,过于明亮会损伤投影机的亮度效果,需要更高亮度的投影机来对应提高了系统成本,过暗环境下融合带的处理更加有难度,且此时人眼对亮度的差异会更加敏感,因此在多通道边缘融合系统周围安排一定数量的微弱环境灯光是较好选择。在应用立体多通道投影时还要考虑环境光线的干扰问题,这个时候仔细设计照明光路也是高级多通道投影会注意的问题。
    综合看来,对于构建整个无缝多通道边缘融合系统而言,投影机、边缘融合机、幕布系统和环境控制,这四个因素只有相互配合才能构成完美的多通道融合效果,任何一个部分的软肋都会限制系统性能的发挥,因为涉及甚广,本文只能是抛砖引玉,希望对业内从事多通道边缘融合的用户和工程人员有所帮助。
    单台投影机的分辨率和亮度都有局限,为了实现超大屏幕超高分辨率的显示,投影拼接就成为唯一的选择。随着显示超宽幅画面的需求的增长和媒体内容的超高清化趋势,运用多通道无缝边缘融合技术实现大画面宽幅投影的使用越来越多,其应用从专业领域向企业和办公教学领域迅速扩展。系统构建方案优秀的多通道边缘融合投影系统可以达到很好的融合效果,画面清晰,亮度高,融合带不可察觉,但是要达到完美的融合效果在选择设备时需要恰当选择,在设备选择上往往存在一些误区,这里做一些浅析。