Barco双通道系统技术方案
布局, 光路设计
工程师堪测过现场后会给出详细光路设计
显示系统单元
BARCO Galaxy 投影机
我们在此系统中使用的是Galaxy NW-12 投影机。
投影机包括了在板的所有必须的重要系统特性,例如:
Constant light Output - 恒定光线输出控制
DynaColor – 动态颜色空间调整
Optical blending – 光学融合
等等
Constant light Output - 恒定光线输出控制
DynaColor – 动态颜色空间调整
Optical blending – 光学融合
等等
这些特性将确保系统能实现良好的校准和稳定的性能,不仅要表现在系统建成的开始阶段,重要的是必须保证系统的整个生命周期参数的稳定可靠性。
缺少这些特性(或精度不够)的投影机在构成系统时将导致系统的下列系统缺陷:
多机间图象的几何匹配误差大导致的错位和变形现象
通道间亮度差别变化
通道间的颜色漂移
多机间图象的几何匹配误差大导致的错位和变形现象
通道间亮度差别变化
通道间的颜色漂移
下面的例子说明的是显示系统不具备上面特性会导致的各类问题。虽然照片采用的是空中交通控制领域的应用例子,但质量问题适合于所有的应用场合。
图 1: 无高精度系统特性将导致的质量缺陷示意
几何误差控制 – 如果只从理论的意义上考虑问题,平面屏幕显示系统可以不需要几何校正功能。然而,实际工程中会不可避免地存在由于误差因素引起的光学投射偏差。能导致误差的原因有多种:如机械、镜头、屏幕、反射镜等。投影机本身如果不具备高精度的图象几何校正能力,显示结果出现无法控制的几何误差是难免的,这将直接导致系统显示质量的降低或问题。目前BARCO所有系统级别的投影机都内置有不低于16位精度的几何校正硬件(WARP6)。WARP6由于可以提供高精度的算法,有足够的能力对图象进行几何变形调整从而保持原始图象最高的细节表现和还原。
变化的亮度差控制 –BARCO的CLO(Constant Light Output)技术是目前为止能够在各种工程条件下保持投影机间亮度一致的最好方法,已经通过了全球大量的系统的检验。新系统在安装运行的开始阶段实现投影机间亮度输出一致或平衡是比较容易的,问题的关键在于使用较长时间后的系统表现。因为所有系统使用一段时间后,由于损耗原因灯的亮度输出亮度值将会非均匀变化,即使相同类型的灯亮度变化程度会有所差别。
CLO是BARCO的一项专利技术,通过利用投影机内部的亮度传感器和控制电路自动测量和控制输出亮度。CLO还可以配置成互联工作的方式(Linked CLO),即通过将所有的投影机物理连接实现统一控制。Linked CLO通过自动监控和调整投影机之间的亮度输出实现多机间的亮度均匀一致,特点是以亮度最低的投影机为基准。CLO还能有效地降低系统维护成本,如果一个灯用坏了,通过CLO或Linked CLO的作用,系统中其它灯不需要更换整个系统也能保持亮度均匀一致。如果不采用此技术,为保持亮度一致必须同时更换所有的灯。
DynaColor™控制变化的颜色空间 – 系统中所有投影机在生产过程中都将经过颜色参数的匹配工序,即实现出厂前的原色匹配。为了优化多通道系统质量,在系统使用过程中,每台投影机还必须经过颜色空间的不断再次调整过程,目的是实现整个系统所有通道颜色空间的实时统一。BARCO专利的DynaColor™技术实现了原色匹配的基础上的二次颜色空间动态调整过程。所有系统中的DynaColor™都是自动工作的,不需要人工的干预。
BARCO 屏幕
屏幕是整个显示系统的一部分,对系统质量将起到重要的影响。多年来BARCO已经在全球各地安装了大量的各种类型的RC 专用屏幕,积累了丰富的经验。我们愿意结合这些经验将最合适的建议提供给您。
机械结构
BARCO提供整个系统中包括背投屏幕、屏幕边缘部分、屏幕支撑、投影机机械支撑以及投影机可调整安装平台。
这里的投影机安装平台是专门为Galaxy投影机定制的,能提供灵活的空间调整能力。其六自由度的调整能力,使得投影机在安装后能够在三维空间实现平滑、精确和灵活的位置方向调整。这种安装平台已经成功地应用在全球大量的项目中,被证明是目前最好的结构平台。该平台将与为项目定制的投影机支撑结构连接。
在受到空间限制的条件下,系统通过安装反射镜缩短光程。BARCO采用的是经过特别挑选的前镀类型反射镜,以保证不出现假像及重像(尤其在立体情况下)效果。为方便安装和维护,镜子及其外框结构可以进行水平和垂直方向的调整。
根据现场条件的复杂程度,Barco工程师会选择是否进行场地考察和测量,目的是考虑运输和系统安装等过程的所有细节问题。
机械结构设计是根据现场条件和应用特点设计和加工的。如果有安装现场条件方面配合的问题(如钻孔等),BARCO在设计和项目管理阶段会与用户协调。
立体显示技术类型
三维立体显示的基本原理是两幅不同的角度图象分别对应人的左右眼。
目前已经应用到实际工程中的、成熟的立体技术有:
• 主动立体
• 被动立体
• 光谱立体(Infitec)
• 主动立体
• 被动立体
• 光谱立体(Infitec)
不同的立体技术会对屏幕类型、投影机数量和投影技术有不同的要求和影响。
我们提供的系统具备的能力:非立体、主动立体和光谱立体。
主动立体
观察者需要佩带主动立体眼镜。
主动立体眼镜的构成是:两个频繁开关的LCD镜片,镜片通过红外信号控制保持与投影机同步。当投影机输出左眼信号时,右眼镜片的液晶关闭,反之亦然。观察者如果希望感觉不到图象的闪烁,必须让投影机的输出图象刷新率足够高(>110Hz)。立体眼镜内的电路根据同步信号的指令进行开启或关闭对应的眼镜片。同步发射器的数量根据屏幕规格和观众数量确定,目的是确保每个位置的观众的眼镜都能受到有效控制。
主动光谱立体(Active Infitec+)
BARCO的Infitec技术的原理是采用高质量的色谱过滤技术产生分离的左右眼图象。利用Infitec眼镜,观察者可以看到质量极好的立体图象效果。Infitec眼镜重量轻、佩带方便。由于没有发射器控制范围的限制,因而人的头部可以全方位任意地活动。通过Infitec眼镜看立体图象的同时还可无影响地观看LCD显示器内容(而主动立体眼镜则无法做到这一点)。
Infitec基本原理
两个光学Infitec过滤器 (原理如下图的实线和虚线部分) 将颜色空间分为两大部分:对应左眼的信息和对应右眼的信息 (如下图所示).
Infitec 主动光谱(Active Infitec)立体原理
主动Infitec+与被动Infitec基于同样的显示原理。主要区别在于主动Infitec+只需要一台投影机产生立体图象。BARCO的Galaxy+系列在图象分辨率SXGA+ (1400x1050)的情况下,通过启动Stereo Creator,输出刷新率可以到达112Hz。内置的主动Infitec+过滤器依次产生左右眼图象。由于Infitec+过滤器可以关闭,因此,该方案是多立体类型的。即系统可以根据需要任意在Infitec立体、常规的主动立体和非立体之间自由切换。
Infitec立体眼镜
有两类Infitec立体眼镜: • 标准型• 豪华形
下图显示的为标准型Infitec立体眼睛,平面结构
标准型Infitec立体眼镜
下图显示的为豪华形Infitec立体眼镜,曲面结构镜片,提供超宽视角范围。
豪华型Infitec立体眼镜
两类Infitec立体眼睛都可方便地与其它视力矫正眼镜一起配合使用。
实现和保持系统中不同通道之间状态参数(如颜色和几何参数等)的可控性是非常重要的。专业显示系统要求投影机能精确定位以保证设计指标的正确实现。BARCO的应用工程师和机械工程师在系统的设计阶段就会进行分析和研究,全面考虑所有的工程问题,包括未来维修和消耗材料更换带来的影响。
投影机安装之后,要求必须按设计好的系统规范和指标进行调试和校准。BARCO将提供自己开发的各种测试模式软件 – Polaris。Polairs能生成各种亮度、灰度、色彩和几何等模式供系统测试和检验。Polaris能直接运行在应用系统运行的IG上。BARCO的技术人员将负责安装和调试系统。
系统集成
BARCO提供的是显示系统整体解决方案。从项目的开始阶段就有应用工程师提供咨询、整体设计,BARCO有不同的部门分别负责部件生产、整体集成、工厂预验收、现场安装、现场服务和长期的技术支持。无论在技术创新领域还是在产品技术、系统优化技术以及系统集成技术方面,BARCO始终是世界上同行业中遥遥领先者。
由于BARCO致力于显示系统领域的集成已经有20多年,所以我们能充分理解各种协作式显示系统的需求特点。保证系统能够按照设计参数正常平稳地运行极其关键,故障和性能不稳定将带来金钱和时间上的巨大损失。
作为显示解决方案的行业领导者,Barco多年来不断采用多种措施目的是提升系统技术以及方便使用。不断提高的员工的素质、技术创新能力、充分理解用户并体现在系统中等等都起到了重要的作用。
系统设计、安装、校准和维护工具
SimCAD™
BARCO专利的多合一的设计和安装调试工具
设计、分析和预测工具
通过采用Barco专利的SimCAD™系统设计和系统优化工具,所有关心的显示参数和应用需求都可以容易地变成高度细节化的、可显示的模型。SimCAD™可以根据现场具体情况(包括考虑光路障碍)自动实现投影机位置和方向的计算;对系统亮度、对比度和分辨率等产生实时的精确的计算结果;能自动生成 Mercator和Aitoff图;计算出通道覆盖情况和像素利用情况,包括非常复杂的拼接显示系统。SimCAD™的设计数据能输出到通用的 CAD/CAM软件包中去使用。
系统配置和优化
SimCAD™通过像素级的光线追踪方法能准确地计算出每个通道的几何变形参数和边缘重叠区域。这些参数可以下载并借助xRACU™工具传输到投影机内部的WARP™处理中,自动而精确地实现设计阶段的位置预先确定。
安装和校准
在安装现场,通过计算机驱动的激光经纬测距仪自动产生系统的三维空间模型,包括产生经纬仪和眼点的坐标。SimCAD™能够自动在屏幕表面标记图象的关键参考点,这些点被随后安装的BARCO专利的激光阵列(LDAT™)记录下来供长期使用。利用Polaris™软件生成的各种调试模式,通过xRacu和AutoAlign™工具的帮助,能精确实现投影机和系统的精确校准。
LDAT™
激光阵列工具 - Laser Diode Array Tool (LDAT™)
Barco的激光阵列(LDAT™)的作用是给系统中的通道标出参考点。每个LDAT™能产生30个激光点,可以分别独立地投射到屏幕上去,多通道系统需要多个阵列。 LDAT™是显示系统长期使用过程中不断校准和维护的重要工具。
Polaris是Barco专利的模式生成软件,能产生投影系统必须的测试模式。其几何模式参考点与之前LDAT™标记的参考点的几何位置必须要匹配系统才会精确。
Polaris™
Barco特色的投影校准工具
Barco自己开发出专有的系统校准工具,目的是快速和简易和精确地实现复杂多通道系统校准。 Polaris软件有直观的图形化用户界面,可以被多流水线、多通道计算机所驱动,能够产生实现设计好的预校正测试模式。
通过输入屏幕形状类型(平面、柱面、外球面、螺旋面、内球面和圆锥面等)和参数,Polaris可以计算出几何预校参数、灰度级和颜色调试模式。
相机设定、通道参数可以通过坐标或视场角的形式输入到软件中。既可以是对称的设置,也可以是非对称设置。这些参数可以单独存储到图形IG中。