北京航空航天大學(xué)兩通道柱幕立體解決方案

    本方案采用4臺的DLP投影機(jī)夏普 XG-MB65XA  XGA，每2臺投影機(jī)組成一個通道，產(chǎn)生被動立體效果。相鄰?fù)ǖ赖耐队皺C(jī)之間采用硬件邊融合和非線性幾何校正技術(shù)，組成一套無縫拼接的寬屏投影顯示系統(tǒng)，60度環(huán)形金屬投影硬幕，尺寸為弧長6.3 米（弦長6米），高2.4米，半徑6米，重疊區(qū)0.6米的無縫柱形屏幕上。

    整個投影系統(tǒng)主要由以下部分組成：

    l  4臺夏普 XG-MB65XA XGA投影機(jī)；

    l  一體化的投影機(jī)吊架；

    l  每通道投影機(jī)帶有6自由度調(diào)整支架，便于光路的精確調(diào)整；

    l  被動立體屏幕及其金屬支架，60度環(huán)形金屬投影硬幕，尺寸為弧長6.3 米（弦長6米），高2.4米，半徑6米，重疊區(qū)0.6米

    l  邊緣融合和非線性幾何校正計算機(jī)CompactUTM；

    l  1套安裝、調(diào)試、測試用工具軟件CompactControl；

    l  30付偏振立體眼鏡。

    設(shè)計參考圖如下：

    主要硬件設(shè)施介紹

    CompactUTM簡介

    挪威3D-perception公司是一家專業(yè)從事硬件邊緣融合/幾何校正以及生產(chǎn)專業(yè)DLP投影機(jī)的廠商，公司總部位于Asker，有著近十年的歷史。自成立以來，3D-perception推出了世界上第一臺商用專業(yè)邊緣融合/幾何校正器，生產(chǎn)了世界上第一臺內(nèi)置邊緣融合/幾何校正功能的DLP投影機(jī)，同時，公司在近期推出了世界上第一個多行無縫控制室解決方案。

    3D-perception公司的邊緣融合/幾何校正器經(jīng)過近十年的發(fā)展，已經(jīng)成為非常可靠、穩(wěn)定的產(chǎn)品，與其專業(yè)設(shè)計、控制軟件CompactControl相配合，可大大提高系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)精確性與效率，最大限度地降低手工調(diào)整的工作量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，3D-perception公司提供專業(yè)DLP投影機(jī)(HMR15、SX25、SX60-HA等)，專門用于多通道圖像融合，投影機(jī)均經(jīng)過嚴(yán)格測試，可提供高質(zhì)量色彩、亮度一致性，滿足7x24小時連續(xù)開機(jī)無故障運(yùn)行。

    3D-perception的主要客戶包含了全球主要視景仿真系統(tǒng)商及主要用戶，例如波音公司(Boeing)、洛克希德-馬丁(Lockheed Martin)、美國航空航天局(NASA)、SGI、哈佛大學(xué)(Harvard Univ.)、北京藍(lán)天模擬器公司、沈陽601飛機(jī)設(shè)計所、成都611飛機(jī)設(shè)計所、北京空軍軍訓(xùn)器材研究所等。

    CompactUTM可在數(shù)字圖像中定義任意數(shù)目、任意形狀的邊緣重疊帶，使用專利技術(shù)實現(xiàn)多幅具有復(fù)雜重疊關(guān)系的圖像的邊緣融合，下圖為一個球幕上的復(fù)雜邊緣融合測試，結(jié)果表明CompactUTM能夠成功地適合各種復(fù)雜投影系統(tǒng)，產(chǎn)生出非常好的融合效果。

    CompactUTM是理想的仿真與交互式應(yīng)用的控制器，使用基本的或高端的投影機(jī)就可方便獲得無縫幾何校正的劇場投影效果。

    l  compactUTM可以利用多個投影機(jī)、組成一個無縫、連續(xù)、亮度、色度、均勻性具佳的顯示系統(tǒng)。例如典型的球形幕、柱面幕、弧形幕顯示系統(tǒng)；

    l  投影系統(tǒng)的設(shè)計是由專用的軟件CompactDesigner軟件實現(xiàn)；

    l  通過具有標(biāo)準(zhǔn)的人性化的計算機(jī)界面CompactControl軟件包調(diào)整；

    l  通過DVI電纜即可連接圖形工作站和投影機(jī)。

    在幾何校正方面，3D-perception的硬件具有自動幾何校正功能，只要投影機(jī)定位精確、屏幕尺寸及位置準(zhǔn)確，幾何校正網(wǎng)絡(luò)可自動生成，無需人工干預(yù)，從而極大地縮短系統(tǒng)集成周期，方便系統(tǒng)維護(hù)。3D-perception利用特有的投影機(jī)定標(biāo)軟件可以極為精確地計算出投影現(xiàn)場安裝的位置及全部內(nèi)參數(shù)，將這些參數(shù)輸入控制程序CompactControl，啟動自動幾何校正功能，即可完成精度很高的自動幾何校正。

    表一CompactUTM zerO規(guī)格型號表：

    在本項目中，采用XGA 1024×768這種型號。具體配置是：一臺CompactUTM，內(nèi)置4塊UTM zer0卡。 

    產(chǎn)品描述：

    四維宇宙立體圖像發(fā)生器可以靈活地制作成本效益高的被動立體解決方案。這款國內(nèi)第一的立體 3D轉(zhuǎn)換器，使得采用標(biāo)準(zhǔn)的LCD/LCOS放映機(jī)技術(shù)顯示真實的被動立體影像成為可能。

    這款A(yù)P轉(zhuǎn)換器將一個輸入的立體3D信號轉(zhuǎn)換成兩個被動3D輸出信號。然后以單獨(dú)的左、右眼信號輸出到兩臺投影機(jī)，如低成本的LCD投影機(jī)，然后通過偏振的3D目鏡觀看，可以得到高質(zhì)量的3D影像效果。

    被動式立體成像一般情況下是使用兩臺投影機(jī)，一臺投射左眼圖像，另外一臺投射右眼圖像，將左右眼圖像同時投射到屏幕上。投影機(jī)鏡頭前安裝偏振光片，使投射的光線變成偏振光，而觀眾配帶的立體眼鏡的鏡片也是偏振光片，并且左眼的偏振片與投射左眼圖像的投影機(jī)的偏振光片的偏振方向是相同的，右眼的偏振片與投射右眼圖像的投影機(jī)的偏振光片的偏振方向是相同的。這樣左眼圖像只能透過左眼鏡片，而右眼圖像也只能透過右眼鏡片，從而使觀眾看到立體的圖像。

四維宇宙立體信號發(fā)生器

    四維宇宙立體信號轉(zhuǎn)換器是為了解決計算機(jī)主動式輸出信號，實現(xiàn)被動式立體投影，而開發(fā)的一項經(jīng)濟(jì)，實用，高效，簡捷的立體信號發(fā)生裝置。VCT 支持大量的主動轉(zhuǎn)被動的VR立體視覺系統(tǒng)，把圖形工作站或普通PC機(jī)輸入的一路主動式信號源，轉(zhuǎn)換成兩路被動式信號輸出給兩臺投影機(jī)，將一個視點自動調(diào)整為左右眼兩個視點,使圖像映射在金屬硬幕上，觀測者佩戴偏振眼鏡觀看時，根據(jù)偏振原理，通過偏光眼鏡，用戶的左右眼都只能看見各自的圖像（即被動同步的立體投影）。這種在虛擬系統(tǒng)中直接模擬左右眼圖像，與傳統(tǒng)的單一圖像偏振立體顯示系統(tǒng)相比，，而且立體效果方面更加逼真。虛擬現(xiàn)實的呈現(xiàn)使觀看者親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，融入其中的互動性，沉浸感，這與觀看者主動地去交互與被動的觀看，有質(zhì)的差別。

    A. 立體投影顯示技術(shù)簡介

    先從人眼的視差說起。人的兩只眼睛同時觀察物體,不但能擴(kuò)大視野,而且能判斷物體的遠(yuǎn)近,產(chǎn)生立體感。這是由于人的兩只眼睛之間存在4-6厘米的距離，所以每只眼睛具有差別很小的視點。從這兩個不同的視點得到的圖像略有不同，左眼看到物體的左側(cè)面較多,右眼看到物體的右側(cè)面較多，通常稱為視差，這兩個像經(jīng)過大腦綜合以后就能區(qū)分物體的前后、遠(yuǎn)近,從而產(chǎn)生立體視覺。合成為具有景深感或立體圖像。

    具有立體感的投影就是基于同樣的原理：首先，要求計算機(jī)產(chǎn)生兩個略有區(qū)別的圖像，也就是左右眼的圖像；然后把這兩個圖像投影到屏幕上。但是有一個最基本、也是最重要的要求，就是左眼只能看到投影在屏幕上的左眼的圖像，右眼只能看到投影在屏幕上的右眼的圖像。

    于是產(chǎn)生了兩種立體投影方式：主動式立體和被動式立體。