虚拟仿真系统360度解决方案

虚拟仿真显示系统解决方案

（360°环幕投影）

1.虚拟仿真概述

多通道虚拟现实投影显示系统是虚拟三维投影显示系统中一种沉浸式虚拟仿真环境，系统采用环形的投影屏幕作为仿真应用的显示载体，所以通常又称为环幕投影系统（如图）。根据环形幕半径的大小，通常有120、135、180、240、270、360度弧度不等，由于其屏幕的显示半径巨大，该系统通常用于一些大型的虚拟仿真应用，比如：虚拟战场仿真、数字城市规划、三维地理信息系统等大型场景仿真环境，近年来开始向展览展示、工业设计、教育培训、会议中心等专业领域发展。

多通道虚拟三维投影显示系统是目前非常流行的一种具有高度沉浸感的虚拟现实显示系统，该系统以多通道视景同步技术、数字图像边缘融合技术为支撑、多通道亮度和色彩平衡技术和多通道视景同步技术为支撑，将三维图形计算机生成的三维数字图像实时地输出并显示在一个超大幅面的环形投影幕墙上，并以立体成像的方式呈现在观看者的眼前，使观看者和参与者获得一种身临其境的虚拟仿真视觉感受。它是整个虚拟现实系统的重要的组成部分（即虚拟现实显示系统）

2.应用领域

● 产品开发的设计审查协作以及可视化产品展览室；

● 建筑设计审查协作，漫游和介绍；

●装配培训，服务和维修方面的规划；

● 市场展览和销售行为；

● 科技、博物馆历史事件重现

3.项目简介

北京八达岭长城全周电影院内呈圆型。铺设浅蓝色地毯，不备座椅，站立观看，全场由一块银幕，把整个影院背景墙包围起来，由九台松下投影机在电脑操控下，同步工作，观众可倚靠栏杆自由地向各个角度猎取画面，感受真实的立体效果。影院全方位的立体声传播，其真实感远远超过其他形式的电影和电视，观众在360度环幕电影上可欣赏美丽的自然风光。会产生一种身临其境的强烈的临场感，让观众感到一种特殊的艺术享受。

4.用户需求分析

5.技术构成

由于多通道虚拟三维投影系统是由多个同步运算的单通道投影显示画面无缝拼接而成，并在环形的投影屏幕上成像，所以与通常的单通道显示系统相比，这种多通道图像同步拼接和环幕显示特征导致了它的技术复杂性。通常，对一个完善的多通道虚拟三维投影显示系统而言，其必须具备以下几种成熟的核心技术做支撑：

·数字图像边缘融合与无缝拼接技术

·通道间的色彩与亮度平衡技术

·数字几何矫正（即非线性失真矫正）技术

·多通道视景同步控制技术

只有解决上述几项重要的技术难题，才能成功地将三维图形计算机生成的实时三维数字图形、实时同步地输出并显示在一个具有一定半径和弧度的巨幅环形投影屏幕上，最终形成一个具有极高分辨率、无任何变形失真的三维数字立体影像。所以，在众多的虚拟仿真显示系统中多通道环幕投影是一个技术含量极高的虚拟现实显示系统，其隐藏的技术风险不言而喻，这种技术风险直接要求用户对供应商的选择更加谨慎。

6. 系统逻辑图

图3-1 正投影拼接系统连接逻辑图 7. 系统设计及设备选型

一、根据分析，该系统为9通道全边缘融合、校正系统。我们采用软件边融合方法实现。该系统由1台服务器，9台图形工作站、一台交换机组成。服务器负责前期信号源的加工，主要包含音频、视频等制作，并且特有的强制同步处理，实时信号处理技术，融合边带羽音频信号 计算机信号 网络信号

化处理，融合边带图形几何纠正处理，从而实现了重叠融合区域的亮带递减，无边缘差别的完美融合。信号源加工后， 9台图形工作站按照ID号接收到来自服务器的信号，再通过自身的高分辨率显卡输出给投影机。最终实现图像360°显示。

二、在投影系统的选择上，我们采用3台松下PT-D7700投影机进行架设。在距离投影幕8-10米（根据投影机焦距具体计算距离）的地方每台一组分为9通道进行精确安放。

为了显示一幅清晰、色彩一致的图像，在保证机器之间保持相等距离的同时，投影机的镜头中心与屏幕需要在一条垂直线上。

三、在投影幕的选择上，我们将采用漫反射幕。通过计算去掉融合区预留之后，幕长定为62.9米采用软幕形式，幕高约为4.0米，弧度为360度，采用现场安装一整张幕面。

四、考虑到房间建声、设备电声的复杂性，音频部分在这里暂不做讲解。

在其他功能的选择上，我们会根据具体的要求进行架构。

8.成像原理示意图

a)边缘融合、几何校正原理图

图1：拼接前

图2：拼接后

未作边缘融合处理、未作非线性失真矫正处理（即未作变形矫正）图3：融合、校正前

图4：融合、校正后

已作边缘融合处理、已作非线性失真矫正处理（即已作变形矫正）

9.工程结构设计图

a)安装架俯视、侧视图

俯视图

侧视图

b)投影机俯视图

投影机俯视图10.产品清单