高校学术报告厅大屏幕投影系统设计与设备构成

薛宗珑 李风燕 王志献 于兆民 叶红

山东农业大学 山东泰安 271018

作者：薛宗珑，山东农业大学网络与教育技术部，工程师，主要研究多媒体教学条件装备。

1 引言

大屏幕投影技术是将两台以上投影机组合成一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过多通道边缘融合技术显示出一个没有缝隙的更加明亮、超大、超高分辨率的整幅画面，画面的效果就像是一台投影机投射的画面，比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野（平面/弧形/球形幕）、更多的显示内容、更高的分辨率及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。三通道融合大屏幕投影系统由显示系统及信号处理系统、立体环绕音频扩音系统，边缘融合信号处理系统及控制系统组成，适合于大中型学术报告厅、多媒体会议室、视频展示厅使用。

2 设计原则

1）实用、先进性原则，各系统首先应该是实用的，其次遵循发展的原则，产品除了满足功能需求，兼顾其他相关的管理需求外，充分选用符合国际标准、代表未来发展主流方向的系统结构和管理平台来进行，使整个系统在相当一段时期内保持技术的先进性，以适应未来高服务质量及良好效果的需要。

2）安全可靠性原则，为保证各项业务应用，选用系统及设备必须具有高可靠性，经过市场长期的检验。在系统设计时，首先考虑选用稳定可靠的新产品和技术，如投影机必须采用工程机型，考虑长时间开机的散热及灯泡光衰寿命；多媒体接口模块必须具备牢固、耐用、维护方便等特点，保证整个系统的安全可靠性。

3）灵活、可扩展原则，系统必须具有良好的灵活性和可扩展性，不仅能够满足会议使用者的不同需要，同时兼容不断更新设备和技术的能力，具备支持多种通信媒体、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。

4）易管理的原则，在系统设计中采用专业知名厂家的品牌产品，设备之间合理匹配，实现智能和特性相结合，实现非专业人员的管理与简单操作控制。

5）经济性原则，以较高的性价比的设备构建系统，使资金的产出投入比达到最大值。能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统，提供高效能与高效益。

3 系统组成与设备选型

3.1 显示系统

由工程投影机、融合器、显示银幕及相关软件构成，投影机的选择，一般选择高亮度数码工程投影机，为保证投影机亮度和色彩保持一致，订货时尽量订购同一批次的投影机，同时投影机必须具备恒定光输出功能（CLO），保证多台投影机亮度一致，还要考虑显示源的信号格式、投影机的安装方式（正投/背投）、投影幕的大小以及投影机安装空间。如实现宽8550 mm*高2500 mm，120°弧型正投硬质光学屏幕的影像拼接，可采用3台工程投影机用3画面拼接融合，投影机采用6200流明DLP专业工程机，具备双灯液冷散热技术，灯泡替换模式可使投影机24小时*7天连续运行，光源变频驱动系统，标准分辨率XGA1024*768，对比度2000:1。三通道画面融合器，点阵式实时几何校正，16色彩分阶式色彩校正，融合带支持0～100%的叠加融合显示，手动校正，单像素几何校正精度达10:10输入信号格式VIDEO3路，最高可支持12路合成BNC输入，输入格式为NTSC/PAL，3个VGA接口；输出信号格式3路DVI-I/RGB信号，控制软件，控制端口单机最大可接3个投影单元，控制协议、串口协议、网络协议。

当两台或多台投影机组合投射一幅画面时，会有一部分影像灯泡重叠，边缘融合最主要的功能就是把两台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。边缘融合技术的优势就是增加图像的尺寸和画面的完整性，边缘融合技术能实现无色差、无物理缝、无光缝边缘融合整屏多窗口显示，鲜艳靓丽的画面，会带给人们不同凡响的视觉冲击；增加图像亮度和分辨率，每台投影机投射整幅画面的一部分，这样展现出的图像分辨率被提高了。

屏幕的选用条件：1）突出抗环境光能力，支持高对比度高达5000:1以上；2）光学涂层，超长使用寿命；3）高清晰度、大视角；4）色彩还原度好，图像自然、逼真；5）高亮度环境下图像灰雾度小，长时间观看不易产生疲劳感，有效保护视力；6）屏幕大小根据需要任意设定，绝无缝隙；7）可平面、弧面设置。

投影幕技术指标：正投投影方式，场地允许也可以采取背投方式，灰白幕面颜色，环境光吸收率90%以上，亮度增益系数0.4～1.2，室内适应明亮环境50～200 lux，屏幕均匀性95%，色彩还原偏差≤4%，屏幕解像力100线/mm，入射角度（26±5）°，有效散射角大于160°，屏幕拼接缝隙0（整张幕基），温度环境（-40～75）℃，湿度30%～90%，根据材质的不同可分为软幕、硬幕及在墙面上喷涂幕漆等，可根据实际需要选定。

3.2 音频系统

由专业功放、音箱、数字调音台、会议话筒等组成5.1声道立体逼真的音响效果。数字调音台选用16路4编组，可以在96 kHz/24-bit解析度水平上支持48通道数字混音；32个通道输入端口和16个返回输入端口；16条总线和8个辅助发送；32个通道中的每个通道都设置有4波段全参数均衡器；2个可以支持44.1 k或88.2/96 k解析度的立体声效果器，17个100 mm的触感马达电动推子；每个通道控制列都设置有SEL/SOLO/MUTE按键和带有LED显示器的旋转编码器；5个调音台分层和1个带有音色库切换功能的控制层；环绕声混音功能——可支持6.1环绕声相位处理模式；基于DM-24的自动化系统；可以进行数据备份或存储的USB接口；可以在Windows和Mac OS X两大平台上进行项目管理，如果考虑建设成本也可选用模拟调音台，再增加数字音频处理器也能达到良好的音响效果；采用3台380 W，2～8 Ω，频率响应0.75 dB全频功率放大器，负载8～10寸5个全频扬声器（分别是主扩2个、环绕2个、中置一个），4 Ω 2100 W功放1台负载超低频扬声器1个，组成5.1环绕立体声音响效果。会议话筒采用桌面鹅颈微型电容话筒，频率响应在50 Hz～17 kHz。

3.3 控制系统及周边设备

由中央控制系统、8路时序电源、话筒、机柜、计算机等组成。中央控制系统采用无线触摸屏设计，实现对投影、融合器、音响设备的相关控制，8路独立电源开关控制，单路功率20 A，可设置单路或多路开关。可通过独立的CRV-NET协议连接控制，自带ID码设置。提供IO控制：在机器的内部有8个IO接口，在没有中控的情况下也能使用，用途更广；提供手动控制：在机器的正前方，有8个拨码开关，紧急情况下可以手动控制继电器的开关，实现设备顺序开机，有效避免大电流冲击引起故障，信号线采用RGB线缆有效减少线路损耗。机柜采用1.8 M标准网络机柜，良好的通风散热效果，计算机配置要求可在i5以上处理器、2 G以上内存、500 G硬盘、独立显卡及相关软件，能播放3D技术视频、图片及PPT课件。

由于大屏幕融合技术具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更好的观赏效果，在高校中小型学术报告厅建设中被广泛地应用。设计时首先要选择好几个关键的设备，如可根据场地的大小来确定幕的大小和形式，可采用平面幕、弧型幕及圆型幕；根据幕布的大小确定投影机的个数及品牌，一般选择中高端工程类投影机产品，几个投影机就选用几通道的融合器。再者重视投影机、融合器等相关设备的配套性，如专业功放与音箱的匹配等，便于使用操作和管理，稳定耐用，有良好的视觉和音频效果。在设计阶段要重调查研究，注重对新技术、新产品的应用，借鉴其他单位的成功经验，结合实际情况，合理选购设备，更好地实现现代教育技术在教学中的应用。