一. 項目簡介
此項目為某軍隊飛行虛擬仿真，需要在座艙內模擬虛擬飛行駕駛，所需的顯示畫面為一個帶弧度的梯形結構，大邊長為3360mm，小邊長為2674mm，高度為1270mm，因而我們將此項目設計為三通道虛擬仿真系統。
二. 總體設計原則
大屏幕顯示系統是此虛擬仿真系統環境的重要組成部分，顯示系統能夠提供觀看者高度的沉浸感和真實般身臨其境感受。因而此系統應用應具有不同于其它應用的特點，簡單說，就是要求安全可靠、性能指標高、信號顯示效果好、控制器功能強、維修更換方便、操作簡單易用、系統擴展靈活等。
1. 投影機選擇原則
由于此模擬仿真系統是在一個封閉的環境內，所以不需要亮度太高，畫面亮度過高會使人眼受到刺激，不適合長時間觀看，而亮度過低又會造成畫面不清晰，所以通過我們的估算以及工程經驗來看，5000-6000ANSI流明的投影亮度是比較合適的。夏普PH900X投影機恰好非常適合此項目的應用，此投影機亮度為5200 ISO流明，對比度為2000:1，均勻性大于90%。同時夏普PH900X投影機是DLP機芯設計，可以支持7×24小時不間斷工作，而且是雙燈設計，最大程度上確保了系統的穩定性，所以得出選擇夏普PH900X投影機是最為合適的。
2. 投影屏幕選擇原則
在判定一個顯示效果的好壞中，投影屏幕占了很大一部分，想要得到最好的投影效果，屏幕必須完整無縫、均勻無色差、表面高度平整，這樣才能取得畫面的均一性與顏色的一致性。
我們推薦使用的LUMEN正投硬幕，該幕的制作工藝很獨特，其材質為特殊配方的高分子材料，整個屏幕采用噴涂技術生產。由于每一塊屏幕均采用同一桶原料進行噴涂作業，因此整個屏幕的增益率、色彩是完全一致的。同時采用此類材質和噴涂工藝生產的屏幕正常使用時根本不會出現任何皺褶氣泡。
此屏幕經過特殊的表面工藝處理，增加表面光線散射和成像特性，為影像顯示提供高性能，高對比度和更寬觀看視角。寬廣的觀看視角表現和極佳的影像色溫表現，可以帶給觀眾漂亮異常的畫面顯示。
由于屏幕表面噴涂的并不是普通涂料，而是具有獨特專利技術的光學材料，所以屏幕解像力可以達到100線/毫米，而且可以在對入射光線進行反射形成顯示畫面的同時濾掉其中雜散光。
在屏幕的特性中，對一個工程起到決定性作用的參數還有：屏幕的半增益角、均勻性以及增益等。
屏幕的增益也如此，要與設計方案相匹配，因為增益與視角成反比，所以對于融合系統來講，為了增大可視角取得完美的融合效果，都是要盡量選用增益較低的屏幕，但是增益越低，對投影機光通量的利用率就越低，所以我們一般在正投影融合項目中都選用增益在1.2-1.8的屏幕，而LUMEN正投硬幕的增益正好在此區間內。LUMEN正投屏幕不但增益適中，而且半增益角也達到了32°，這樣使得它的可視角度可以達到160度以上。
3. 邊緣融合處理器設計原則
因為飛行模擬虛擬仿真系統中最重要的一環就是邊緣融合及幾何校正系統，此系統是虛擬仿真程序與投影顯示的必要環節，一旦此系統出現問題，就會直接導致整體項目的不可用，所以需達到如下的功能要求才能滿足使用需求：
◆ 具備7×24小時連續工作的穩定性。
◆ 集邊緣融合、幾何校正、媒體播放、實時采集等功能于一體。
◆ 集媒體播放和多屏拼接等多個功能于一體，用戶無需額外分別購買媒體播放器和同步設備。而且，由于播放和同步各功能同時處理，信號播放可做到無延遲。
◆ 具有自動產生疊加像素和邊緣羽化功能，能夠實時處理各種輸入信號，內容無需預處理。[Page]
◆ 經幾何校正處理后，顯示畫面相鄰通道的幾何匹配小于6弧分，并且從設計眼點測量時，整個顯示區域在視場內任何一點的幾何變形不超過3°。
◆ 畫面具有穩定的色彩一致性，在直徑為通道寬度80%的圓內顏色會聚要優于4弧分，在其他區域要優于6弧分。
◆ 具有信號的實時采集和輸出功能，且可以完美滿足專業虛擬仿真的需求。
◆ 具有多通道精確同步技術，可以讓現實畫面避免撕裂現象。
◆ 不僅支持平幕、環幕等常規的多通道大屏幕，而且可以支持各種異型無縫顯示系統的解決方案。
◆ 允許用戶對投影重合區的圖像進行RGB獨立的亮度控制以及伽瑪校正，徹底消除亮帶，獲得最佳的圖像融合效果。
◆ 提供遠程控制功能，通過網絡可以直接控制融合處理器。
◆ 支持232串口模式調用，可以預設多個模式，可以直接調用模式。
◆ 支持對每通道的顏色匹配調整。
◆ 支持對融合器的所有參數備份，做到一鍵還原。
◆ 支持用戶自定義投射曲面的實際形狀，從而使得圖像中的每個像素都被投射到正確的位置，從而精確控制畫面的視覺效果。
◆ 具有多通道精確同步技術，使多通道的內容同步，不會出現畫面撕裂現象。
◆ 采用“零延遲”同步處理技術，使得信號處理達到幾乎“零”延遲，達到專業的虛擬仿真應用的需求。
融合器型號：LUMEN-BP242
4. 整體性能設計原則
環境光亮度過高會使人眼睛受到刺激，產生眩暈等不適感，而亮度過低又會造成視物不清，所以飛行模擬倉內的環境光亮度和裝修材質都是需要仔細考究的。
目前環境光照度計算的方法有利用系數法、單位容量法、查概曲線法、逐點計算法等。各種計算方法只能做到基本準確。因各種參數不精確，計算結果有+20%～-10%的誤差是允許的，針對本項目我們使用單位容量法來估算。單位容量法是從利用系數法演變過來的，是在各種光通利用系數和光的損失等因素相對固定的條件下，得出的平均照度的簡化方法。這是一種常用的方法，它適用于設計方案或初步設計的近似計算和均勻的一般照度計算。
本系統中由于模擬倉是一個封閉的空間，環境雜光可以近似為零，所以影響艙內照度的因素只有以下幾點：艙內必要的照明、投影機透射光、艙內裝修材料的反射光。通過單位容量法來估算得出的環境光照度在200lux-300lux之間，適宜進行飛行模擬演練。
而在這樣的環境光照度下，我們又可以得出一個在投影顯示系統中比較重要的指標：屏前對比度，因為正投系統的屏前對比度主要決定于投影機的對比度和環境光的照度。按照國家標準，在投影顯示系統中背投影顯示系統需要達到100:1以上的對比度，正投影系統需要達到5:1以上的對比度。通過計算得出本系統的屏前對比度在9.0:1到13.0:1之間，超出了國家標準，所以能取得清晰明亮的顯示圖像。
除此以外對于一個視頻系統來講，還存在著一個比較重要的參數??亮度參數。亮度參數一直是視頻系統設計的一個重要參數，然而很多人只知道投影機的亮度參數，其實真正影響視覺效果的是畫面的亮度也稱屏前亮度，影響屏前亮度的因素除了投影機的亮度參數外還有投射畫面的大小以及屏幕的增益。
我們來計算一下此系統的屏前亮度：單臺投影機的亮度為5200 ISO流明，約合6000 ANSI流明(平均亮度)，考慮到邊緣融合和數字幾何校正的亮度損失(約為15%)，按照5100 ANSI流明計算，單通道投射畫面尺寸約為84英寸，正投屏幕的反射增益值為1.5，經過計算，可以達到約335英尺朗伯的圖像亮度。[Page]
由于此類系統暫時還未定義國家及行業標準，所以在此參考電影行業中需要滿足12英尺朗伯的要求以及我們的工程經驗可以得出，此系統的屏前亮度是符合使用需求的。
三. 系統基本功能
本系統可以實現如下幾點基本功能：
1．通過融合處理器可以實現VGA信號和視頻信號及網絡信號的顯示，并且通過網絡實現與其他系統之間的信息交換與共享。高分辨率計算機數字信號和模擬信號在大屏幕上支持多屏圖像拼接，畫面可整屏顯示，也可分屏顯示，不受物理拼縫的限制，圖像任意漫游、移動，圖像可任意開窗口、放大、縮小。
2．通過融合處理器可以實現VGA信號和視頻信號的采集輸入。
3．支持各種信號源輸入的漢字在大屏幕上的正確顯示，屏間融合不會產生圖形和文字錯位現象。
4．通過控制計算機集中控制，各通道任何一路信號均可切換自如。并可根據用戶需要制定多種常用顯示模式，實現簡單靈活的使用界面。操作員能夠通過軟件遠程控制大屏幕的畫面，并且可以遠程開窗，運行應用程序；維護人員可以通過遠程控制對投影系統進行遠程維護。
5．本系統能保證每天工作24小時，一年365天連續穩定工作。
6．無論計算機運行軟件是何種分辨率，系統均可自動適應，并以等分辨率顯示，與大屏幕投影墻的分辨率無關。
7．系統具備有二次開發功能，提供后續開發軟件環境，使用戶可以維護軟件、開發新的應用軟件等，滿足功能擴展的要求。
8．通過控制管理軟件的模擬窗口，操作人員可在工作站顯示器上看到虛擬的大屏幕的拼接界面，以便操作人員不必看大屏幕就能完成對大屏幕上的應用窗口的大小、顯示位置等參數進行操控，方便用戶操作控制。
四. 系統主要技術指標
整個投影顯示系統中投影機是影響整體投影顯示效果的顯示核心，而邊緣融合處理器是整個系統中的控制核心，如何在滿足用戶需求的情況下盡量選用性價比最高的產品，是我們系統設計過程中重點考慮的問題。因此，我們推薦用戶使用的系統具有以下參數指標，以供用戶評審：
A. 系統運行壽命
◆ 融合處理器使用壽命>10年
◆ 可以支持24小時開機
◆ 平均無故障時間（MTBF）>30,000小時
B. 系統可靠性和可用性
◆ 整個顯示系統的設計考慮到用戶系統需要長時間運行，因此我們所提供的設備可保證每天24小時、365天連續穩定運行；整個系統的平均無故障時間（MTBF）>30,000小時，確保了系統運行的可靠和穩定。
◆ 我們方案中所設計的系統不但考慮到系統的擴展性，也考慮到系統每個設備充分發揮其功效，我們所推薦的顯示系統的可用率：>99.9％
C. 系統響應時間
在大屏幕上操作的響應時間一般受到各方面因素的影響：
1）融合處理器硬件性能
2）用戶傳輸數據的大小
3）用戶傳輸數據源的格式
4）用戶信號傳輸顯示的方式不同：VGA、視頻、網絡等等顯示響應速率分析：
◆ 用戶通過本地機運行應用系統，由于系統在本地運行，由融合處理器CPU和總線直接計算和傳輸，因此除了受到用戶信號傳輸的阻滯之外無明顯延遲，通常出現的延遲時間在0.1秒之內；
◆ 用戶在人機工作站上操作系統，通常主要受到網絡傳輸速率和用戶所需顯示的圖像格式影響較大；一般情況下，用戶需要在投影墻上顯示位圖所占用的時間相對矢量圖較大，位圖的大小直接影響了在大屏幕上的顯示刷新速度；同時，用戶的信號傳輸阻滯現象也會影響圖像的顯示響應；[Page]
◆ 通過控制器上的VGA信號顯示一般受到融合處理器性能影響較大，JEC的VGA處理模塊采用其專有技術的DMA芯片，從硬件上對VGA信號進行采集、放大處理，具有刷新速度快、VGA實時和還原性好等特點，是目前世界上功能極強的融合處理器。
◆ 對于人機工作站上的操作在大屏幕上的響應主要受到網絡和顯示內容大小的影響，根據不同的外界環境，其響應速度也相應的發生變化；
◆ 通過用戶的網絡傳輸的信號，在大屏幕上的數據刷新時間相比在人機工作站上的刷新時間，通常無明顯延遲現象，延遲時間一般小于0.1秒。
D. 系統顯示參數
◆ 屏幕解像力：100線/毫米；
◆ 屏幕亮度均勻性：大于90%；
◆ 投影距離：可根據需求更換投影鏡頭，從而滿足投影距離的要求；
◆ 畫面變形：通過幾何校正功能可以達到畫面完全無變形；
◆ 屏前對比度：環境亮度在200到300勒克斯時，屏前對比度在9.0:1到13.0:1之間；
◆ 屏前亮度：約335英尺朗伯；
◆ 顏色會聚：滿足在直徑為通道寬度80%的圓內優于4弧分，在其他區域優于6弧分；
◆ 視場角：可視角至少滿足180°的觀看需求。