大屏幕投影与智能系统集成技术

大屏幕投影所包含的主要是硬件的应用，包括投影机的调节和选型，投影幕的设计和选型，根据建设方式的不同，涉及到多通道融合技术，几何校正技术，颜色校正原理，虚拟现实技术等多个学科。会议室或其他会场，包括家居视听环境都需要多种设备的引入和相互通信，尤其是智能控制系统的加入，需要在综合布线的思想指导下对多种设备进行网络化的功能设计，在系统建设中往往都会与土建、装修相结合，因此，建设者需要有一定的综合布线常识，并在在实践中积累土建，装修方面相关的知识，才能将视听系统有机的融入使用环境中，达到最佳的设计效果。

行业内专业的大屏幕投影和视听会议系统建设要求设计师熟悉或掌握以下基本知识:

音视频信号的处理和传输机理，设备接口类型及转换方式，光学基本原理，立体视觉原理，线材选型原则，音响系统建设要点，灯光设计原则，投影机、信号切换器、延长器等多种设备的指标和使用方式，通信原理，串口，红外控制原理等。

传统的投影建设和会议室系统集成建设内容琐碎，知识凌乱，各家出于工程习惯等原因在技术应用上的侧重点也不同。《大屏幕投影与智能系统集成技术》一书写于视听行业日渐发展之际，角度客观，涵盖全面，融入了近几年的主流的大屏幕投影和智能视听集成技术，可是说是在行业日渐整合的背景下对知识的一次整合，适用性广，具有很高的阅读价值。

此书全面介绍了大屏幕投影与智能会议系统集成领域的相关技术，重点内容包括大屏幕投影技术的实现、虚拟现实投影技术、投影和控制相关的信号处理以及传输、线材和接口知识等;同时对智能会议室的建设设计,灯光、音响设计原则以及弱电工程中的综合布线技术进行了细致讲述;最后结合实际工程案例,详细介绍了不同类型大屏幕投影应用于现代化智能会议室的设计和实施过程。

此书可作为视听系统集成领域公司技术人员、销售人员的培训教材和常备手册,也可供智能控制、大屏幕显示、立体影院等现代化音视频技术发烧友以及高职和高级技工学校电子信息类专业师生学习使用。

图书在版编目(CIP)数据

大屏幕投影与智能系统集成技术 / 王宏炜 编著 - 北京:国防工业出版

中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第102047号

1 针对近年来异军突起的视听系统集成技术，此书进行了行业介绍及市场现状的深入剖析,详细论述了相关的技术标准，设备选型，项目设计和实施过程等，具有广泛的参考价值。

2 此书涉及计算机、电子、光学、声学、建筑等多学科的知识,系统整合了视听系统和智能会议系统所涵盖的主要技术，并从细节上汇总了工程实施中诸如线材制作、投影系统精确计算等多方面知识，列举了视听工程中常见的问题及其处理方法，对实际工程的设计和实施具有很好的指导意义。

3 在以上理论阐述的基础上，此书以两个复杂度不同的典型工程为例，从需求分析、总体设计到现场实施都做了详细的描述。并从上述实例中，提炼了系统集成的常规思路，使读者跟踪项目设计到施工建设的整个过程，了解整个智能视听系统的集成过程。

智能视听系统集成所涉及的技术通用性较强，尤其是音视频处理和中央集中控制，适用于系统集成的各个领域。通过系统化的学习，读者能够基本掌握大屏幕投影建设的要点，从而提高在参与建设中的能动性，并减少产品选择方面的盲目性。

在以大屏幕投影为显示终端的会议系统，数字会议系统，音响系统都是必不可少的。随着各种音视频多媒体设备的引入，集中化管理也是现代化会议室必须解决的一个问题。中央控制系统的诞生为行业解决了这个问题，有了可编程的中央控制系统，会议室会场环境的灯光，音响，各种多媒体设备，信号源的管理都可以实现自定义的一体化控制，让现代化会议室体现高效的同时，还大大降低了使用的复杂度。

以大屏幕显示为特征的智能化视听系统集成技术已经成为了弱电集成领域异军突起的一个高端应用，越来越为各个行业所接受。

通常大屏幕均是由多台投影机投射的投影画面拼接而成，由于在多通道投影显示系统中，每台投影机都是相互独立的，两个投影机所投出的画面在大屏幕之间会有缝隙。虽然经过调整这个缝隙会变得很小，但对专业用户来说，这样的缝隙也是不能接受的。而且很多通道大屏幕并不是平面的，而是柱状环幕或者是球幕，这样就会在曲面上产生投影变形。所以对于这些大屏幕，不但需要经过专业边缘融合处理，而且还要经过特殊的曲面几何纠正处理。 为了解决这个问题，就需要用专业的大屏幕边缘融合机来对多路输出进行处理，最终生成一个完整一体化、无失真的多通道无缝拼接图像。所以数字化大屏幕无缝拼接投影显示技术将逐步成为实现这一需求的有效途径。

大屏幕无缝投影也称边缘融合技术，边缘融合技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙，更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面，画面的效果就好像是一台投影机投射的画质。当两台或多台投影机组合投射一幅两面时，会有一部分影像灯光重叠，边缘融合的最主要功能就是把两台投影机重叠部分的灯光进行渐变调整，使重叠区的亮度对比度与周边图像一致，从而使整副画面完整统一，丝毫看不出是多台投影机拼接的结果。

边缘融合大屏幕显示系统可以精确细致地显示每个精细而且微小的画面，整套系统展现出来是整幅无缝的画面，不论是光学拼缝还是物理拼缝，都不会存在，带给观众震撼的视觉冲击和享受，让一切数据完美再现！边缘融合技术起初应用于军方模拟仿真系统，随着科技的不断发展，成本的不断下降，边缘融合大屏幕系统已经逐步的进入指控监控中心、主题场馆、仿真游戏等大屏幕显示系统

随着信息时代的到来，计算机多媒体技术的迅猛发展，网络技术的普遍应用，大到指挥监控中心、网管中心的建立，小到临时会议、技术讲座的进行，都渴望获得大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的显示效果，而传统的CRT显示器很难满足人们这方面的要求。近些年来迅速发展起来的大屏幕投影机技术成为解决彩色大画面显示的有效途径，应用范围进一步拓展，市场也因需求的增长日渐活跃。

到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的DLP投影技术。

按照投影方式的不同分为前投式、背投式和组合拼接三种。投影设备的显示屏幕一般远远大于CRT显示器，因此在监控系统中常常用做主监视器使用。

CRT是英文（Cathode Ray Tube）的缩写，译作阴极射线管。作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成R（红）、G（绿）、B（蓝）三基色，它们控制电子束分别打在RGB三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，在荧光屏上重现一个较亮的图像，经过光学系统放大、会聚，在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机。由于使用内光源，也叫主动式投影方式。CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约，直接影响CRT投影机的亮度值，到目前为止，其亮度值始终徘徊在300lm以下。另外CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。

有两个CRT投影机的特有性能指标值得注意：

第一个是会聚性能，会聚是指红绿蓝三种颜色在屏幕上的重合。对CRT投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有RGB三种CRT管，平行安装在支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。

另外一个指标就是CRT管的聚焦性能。我们知道，图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在CRT管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。CRT管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。

LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用液晶的电光效应，用液晶板作为光的控制层来实现投影。液晶的种类很多，不同的液晶，其分子排列顺序也不同（在LCD显示器中，采用了扭曲向列型液晶）。有些液晶在不加电场时是透明的，而加了电场后就变得不透明了；有些则相反，在不加电场时是不透明的，而加了电场后就变得透明了，透明度的变化与所加电场有关，这就是电光效应。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种。现在投影机主要采用3片式LCD板，在此重点说明3片式LCD投影机的工作原理。

三、片式LCD投影机用红绿蓝三块液晶板分别作为红绿蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组会聚到达分色镜组，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板记录下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板生成图像中的蓝色光信息，三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。

LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55℃～+70℃。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

⒈液晶光阀投影机

这种投影机也称为图像光学放大器ILA（Image Light Amplifier），理论上可以将亮度与图像完全分离，从而显示高亮度、高对比度、高分辨率的画面。

它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与CRT信号相复合，投射在屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000lm，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强、观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所。但其价格高，体积大，光阀不易维修。

⒉液晶板投影机

它的成像器件是液晶板，也是一种被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯，通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三块液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，再经镜子合光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上。目前市场上常见的液晶投影机比较流行单片设计，这种投影机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格也比较低廉。但其光源寿命短，色彩不很均匀，分辨率较低，最高分辨率为1024×768，多用于临时演示或小型会议。这种投影机虽然也实现了数字化调制信号，但液晶本身的物理特性，决定了它的响应速度慢，随着时间的推移，性能有所下降。

模拟信号显示达450线，数字信号为1600×1280以下，亮度集中在400～1200lm。LCD投影机具有体积小、便于携带，使用时无需调整会聚的特点，其灯泡寿命大约3000小时左右目前最为重要的品牌有很多 ：比利时巴可，美国科视，广州微创

清晰度

DLP®技术生成原始资料镜像的准确性方面优于其他显示系统。这也是采用DLP技术投影的图像总能保持水晶般清晰水平的原因。

DLP®技术的核心是由数以万计的镜片组成的数字显微镜系统，每块镜片之间的距离不到1微米，从而可以达到极高的占空因数。最大限度地缩小投影图像像素之间距离，可以生成无缝的数字化图片，在任何尺寸下都可以保持良好的锐度，不会出现其他技术造成的像素痕或"筛孔"。

亮度

由于以镜片为基础，提高了光通效率，因此DLP®投影系统比所有其他显示系统具有更强的亮度。

采用所有其他技术时，光在传输过程中会受到一定损失，而DLP投影系统的显微镜却可以将照明灯光源的更大光量传输到屏幕上。

二者之间存在着明显的差距。采用DLP®技术，家用视频娱乐产品可产生足以令人陶醉的视觉享受。商务交流可演示清晰的图像，且无论是否有灯光照明。大型场所放映时，15,000流明的高亮度足以满足大量观众的观看要求。

色彩

DLP®技术的色彩范围的丰富性可还原350万亿种色素。

在电视和家庭影院系统中，与所有其他技术相比，DLP投影技术可给出丰富的黑色层次和阴影效果。放映电影时，DLP Cinema?技术可还原350万亿种色素，超过影片的八倍。

设计

DLP®技术的核心是数字显微镜器件，其对光信号的调制速度比所有其他显示装置要快得多。这意味着DLP®投影系统只需要一块面板，而所有其他技术则需要三块。

这样一来，投影子系统可以做得很小，重量也相应轻了许多，为创新设计留下充分的空间。产品设计师可以构思体积小、重量轻、更加时尚的产品。

超薄大屏幕电视可以节省客厅占用空间。便携式投影仪的重量可以设计成两磅，亮度可供观看会议演示。

可靠性

DLP®技术可以使放映机、家庭影院系统和电视的性能更加稳定可靠

DLP®技术的数字化特点是产品耐热、不受潮湿或振动等环境因素的影响，图像不会因设备长期使用而褪色。

每次使用时，DLP®投影系统都可以显示原汁源味的画面，无需调谐，维护量很少。自1996年以来，已向超过 75 家的制造商供货500多万套系统，DLP®技术的可靠性已为实践所证实。

多功能

在家用、商务和娱乐方面，DLP®投影技术可达到同样出色的视觉标准。

创新与灵活性：凡需要的一个都不能少。

DLP®技术可在生活中的各种场合下，满足放映画面的视觉享受。DLP®技术可供家庭观看出色画质的图像。DLP Cinema?技术可使影院放映的电影产生动人的效果。用于演示的投影仪也可以在客厅中放映图像，甚至可以放映PC游戏供儿童娱乐（如果他们喜欢的话）。采用DLP®技术的全数字式电视和家庭影院系统可用来赏心悦目地看电视节目、欣赏网上大片、玩游戏软件、观看数字静止图片，真正实现一机多用的完美享受。

笔特尔无物理拼接数字高清光学智能视频系统

笔特尔(Biteer)是国内外首家推出单屏显示无物理缝隙高清DLP大屏幕——“数字高清光学智能视频系统”的高科技企业，专业从事拥有自主知识产权的多媒体高清音视频解码技术和高清DLP大屏幕显示系统及图像监控系统等软硬件研发生产和销售。

笔特尔(Biteer)致力于研究开发以多媒体高清音视频解码播放技术方案，成功研制出了与之配套的软硬件应用平台。可根据国内外客户的不同需求为其提供各项先进、完整、实用的数字高清光学智能视频系统及其应用方案。其应用包含了1080P高清（硬盘/光驱/网络）播放（兼容蓝光光驱）、电信网络IPTV、网络高清广告机、网络高清电视机顶盒、网络高清教学系统、超大DLP大屏幕高清硅晶电视等诸多领域。公司产品的技术指标、功能和质量品质全部严格按照欧洲标准设计和生产，有着“中国的德国产品”之美誉，稳定的性能得到各领域、特别是海外欧美客户的肯定，现居全球领先地位。其问世将国内外的“高清大屏幕显示”1080P推向了一个新的起点和高度。笔特尔高清大屏幕显示系统的先进性：高清数字光学处理显示技、数字高清光学智能视频系统采用全球最先进的高清音视频解码技术、数字光学处理技术、智能系统控制技术，展现出了不用物理缝隙的高清大屏。通过其全数字化设计，获得无与伦比的高清显示性能和空前的高亮度和高对比度输出。数字高清光学智能视频系统显示在高清晰度、亮度、对比度以及图像彩色亮丽度、均匀度方面，均代表了业界领先水平。

2自主创新的高显光学屏幕技术　独创的具有不用物理缝隙的高显幕技术，克服了传统屏幕易变形、反光强烈、视角差等一系列缺点，具有以下优点：

● 不变形，耐冲击。大屏幕以高稳定支架悬挂，不受温差影响，温度敏感性弱，可以稳持平整不变形；

● 视角宽，画质细腻；

● 图像显示高对比度，能更好体现图像的深度和层次感；

● 几乎不受环境光的影响，表面吸光能力强，不反光无重影；

● 单个屏幕显示尺寸可以任意大小的规格选择。

3独创的桌面图像对接技术　独创的桌面图像对接技术是指基于windows操作系统的边缘融合处理技术可以把自身的windows桌面直接融合，并通过光端机输出到大屏幕上。可以同时显示多窗口，可以看到更多的信息。

由于现在市面上最高端的采集卡可以采集的最大分辨率是1920×1200像素，所以非windows操作系统的融合器可以显示的单个windows系统的最大分辨率是1920×1200像素。而我们独创的基于windows操作系统的边缘融合处理器，可以最大输出n×1920×1200分辨率的windows桌面。这就是当今最先进的边缘融合处理技术。

我们独创的基于windows操作系统的融合器的另一个突出优点就是显示windows桌面的时候是直接输出，没有经过视频采集卡的采集，这样就可以减少由于采集带来的图象失真，从而使得大屏幕画面更加清晰和亮丽。

4独创的曲面校正处理技术　硬幕按显示面的形状一般分为平面幕、弧面幕、平面组合幕。同时像半球形幕、不规则幕也会经常见到。我们独创的最新成果，能够在非常短的时间内处理任何不规则形状显示幕，实现投影组合显示无缝物理缝隙的视觉效果。该方法正在申请国家专利。

5独创的技术解决黑底漏光和纯黑亮带问题

黑底漏光(纯黑亮带)是指光机影像黑色或比较暗的颜色时，会看到明显的叠加亮带。大屏幕物理缝隙投影经常会投影显示纯黑色或深色的画面，当黑色或深色范围比较大，而且正好处于融合带位置的时候，就会出现很明显的物理缝隙亮带，破坏了画面的整体性。这是目前业界不能解决的棘手问题。但如果是融合物理缝隙，就会令画面尺寸变大，当播放宽屏比例的电影时，电影影片中会经常有很多画面是黑色或暗色背景的。大范围黑色背景图象的显示是无法避免的。妥善解决这个问题是行业内的难题。我们独创的宽屏融合器通过自主独创的技术方法，彻底解决了黑底漏光问题，投影黑色画面的时候，看不出亮带，画面清晰自然亮丽。代表了高清宽屏融合器行业的领先水平。

6高可靠性和高稳定性 　　

数字高清光学智能视频系统均支持24小时连续运行，我们的系统已对关键设备进行顺序延时通、断电和各种必要的保护，任何的停电、短路都不会对整个系统造成损坏和程序的混乱，保证了大屏幕显示对整个系统高可靠性和稳定性要求。

7图像显示效果清晰稳定

图像显示效果清晰，屏幕亮度高显示均匀，色彩还原真实，图像失真小，显示稳定性高，使用寿命长，能满足7×24小时长期连续显示的要求。

8各种显示信号的接入能力

必须具备各种信号的接入功能，尤其要求具备高清格式的视频信号接入功能；能够显示Windows、UNIX、Linux等主流操作系统的计算机图像信号，能够显PAL/NTSC/SECAM/1080p/1080i/720p等各种视频信号，通过网络途径，可以实现网络信号显示、高分辨率应用画面和视频图像的显示。

目前数字流媒体视频监控信号的应用越来越广泛，为了保证系统的信号兼容能力，为此大屏幕系统需要支持数字IP流媒体视频信号直接输入处理，无需预先通过解码服务器进行解码。

9统一显示和功能分屏显示　整个显示系统可作为统一显示平台整屏各种信号，如显示欢迎辞等。同时，可分为多个功能区，各功能区将按照职能需要显示各种信号，如监控中心的大屏幕需要分出多个监控画面显示区域，用以显示监控信号图像，方便全局控制时局；

10统一管理和分屏独立管理 整个显示系统可作为统一平台进行管理，如在全屏任意位置调用任意信号显示等。同时，各功能分屏区可独立管理，如对所在分屏进行开关机、在该区域内调用显示信号等。

11高分辨率图形显示 整个显示系统能提供1920×M×1200×N的高分辨率统一显示平台，能够显示1920×M×1200×N的高分辨率图形。以全高分辨率显示的视频及图片在大屏幕上给人以画面细腻逼真的感觉，超过其它显示媒体平台的视觉效果；

12输入信号扩展能力

整个显示系统对输入信号数量留有一定的余地，日后需要扩展接入更多的IP流媒体视频信号时，只要将信号直接接入网络即可，完全取代了传统的视频解码服务器的和模拟矩阵的功能，从而降低系统连线的复杂程度，有效地降低系统的成本。