高校學術報告廳大屏幕投影系統設計與設備構成

薛宗瓏 李風燕 王志獻 于兆民 葉紅

山東農業大學 山東泰安 271018

作者：薛宗瓏，山東農業大學網絡與教育技術部，工程師，主要研究多媒體教學條件裝備。

1 引言

大屏幕投影技術是將兩臺以上投影機組合成一組投影機投射出的畫面進行邊緣重疊，并通過多通道邊緣融合技術顯示出一個沒有縫隙的更加明亮、超大、超高分辨率的整幅畫面，畫面的效果就像是一臺投影機投射的畫面，比普通的標準投影系統具備更大的顯示尺寸、更寬的視野（平面/弧形/球形幕）、更多的顯示內容、更高的分辨率及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。三通道融合大屏幕投影系統由顯示系統及信號處理系統、立體環繞音頻擴音系統，邊緣融合信號處理系統及控制系統組成，適合于大中型學術報告廳、多媒體會議室、視頻展示廳使用。

2 設計原則

1）實用、先進性原則，各系統首先應該是實用的，其次遵循發展的原則，產品除了滿足功能需求，兼顧其他相關的管理需求外，充分選用符合國際標準、代表未來發展主流方向的系統結構和管理平臺來進行，使整個系統在相當一段時期內保持技術的先進性，以適應未來高服務質量及良好效果的需要。

2）安全可靠性原則，為保證各項業務應用，選用系統及設備必須具有高可靠性，經過市場長期的檢驗。在系統設計時，首先考慮選用穩定可靠的新產品和技術，如投影機必須采用工程機型，考慮長時間開機的散熱及燈泡光衰壽命；多媒體接口模塊必須具備牢固、耐用、維護方便等特點，保證整個系統的安全可靠性。

3）靈活、可擴展原則，系統必須具有良好的靈活性和可擴展性，不僅能夠滿足會議使用者的不同需要，同時兼容不斷更新設備和技術的能力，具備支持多種通信媒體、多種物理接口的能力，提供技術升級、設備更新的靈活性。

4）易管理的原則，在系統設計中采用專業知名廠家的品牌產品，設備之間合理匹配，實現智能和特性相結合，實現非專業人員的管理與簡單操作控制。

5）經濟性原則，以較高的性價比的設備構建系統，使資金的產出投入比達到最大值。能以較低的成本、較少的人員投入來維持系統，提供高效能與高效益。

3 系統組成與設備選型

3.1 顯示系統

由工程投影機、融合器、顯示銀幕及相關軟件構成，投影機的選擇，一般選擇高亮度數碼工程投影機，為保證投影機亮度和色彩保持一致，訂貨時盡量訂購同一批次的投影機，同時投影機必須具備恒定光輸出功能（CLO），保證多臺投影機亮度一致，還要考慮顯示源的信號格式、投影機的安裝方式（正投/背投）、投影幕的大小以及投影機安裝空間。如實現寬8550 mm*高2500 mm，120°弧型正投硬質光學屏幕的影像拼接，可采用3臺工程投影機用3畫面拼接融合，投影機采用6200流明DLP專業工程機，具備雙燈液冷散熱技術，燈泡替換模式可使投影機24小時*7天連續運行，光源變頻驅動系統，標準分辨率XGA1024*768，對比度2000:1。三通道畫面融合器，點陣式實時幾何校正，16色彩分階式色彩校正，融合帶支持0～100%的疊加融合顯示，手動校正，單像素幾何校正精度達10:10輸入信號格式VIDEO3路，最高可支持12路合成BNC輸入，輸入格式為NTSC/PAL，3個VGA接口；輸出信號格式3路DVI-I/RGB信號，控制軟件，控制端口單機最大可接3個投影單元，控制協議、串口協議、網絡協議。

當兩臺或多臺投影機組合投射一幅畫面時，會有一部分影像燈泡重疊，邊緣融合最主要的功能就是把兩臺投影機重疊部分的燈光亮度逐漸調低，使整幅畫面的亮度一致。邊緣融合技術的優勢就是增加圖像的尺寸和畫面的完整性，邊緣融合技術能實現無色差、無物理縫、無光縫邊緣融合整屏多窗口顯示，鮮艷靚麗的畫面，會帶給人們不同凡響的視覺沖擊；增加圖像亮度和分辨率，每臺投影機投射整幅畫面的一部分，這樣展現出的圖像分辨率被提高了。

屏幕的選用條件：1）突出抗環境光能力，支持高對比度高達5000:1以上；2）光學涂層，超長使用壽命；3）高清晰度、大視角；4）色彩還原度好，圖像自然、逼真；5）高亮度環境下圖像灰霧度小，長時間觀看不易產生疲勞感，有效保護視力；6）屏幕大小根據需要任意設定，絕無縫隙；7）可平面、弧面設置。

投影幕技術指標：正投投影方式，場地允許也可以采取背投方式，灰白幕面顏色，環境光吸收率90%以上，亮度增益系數0.4～1.2，室內適應明亮環境50～200 lux，屏幕均勻性95%，色彩還原偏差≤4%，屏幕解像力100線/mm，入射角度（26±5）°，有效散射角大于160°，屏幕拼接縫隙0（整張幕基），溫度環境（-40～75）℃，濕度30%～90%，根據材質的不同可分為軟幕、硬幕及在墻面上噴涂幕漆等，可根據實際需要選定。

3.2 音頻系統

由專業功放、音箱、數字調音臺、會議話筒等組成5.1聲道立體逼真的音響效果。數字調音臺選用16路4編組，可以在96 kHz/24-bit解析度水平上支持48通道數字混音；32個通道輸入端口和16個返回輸入端口；16條總線和8個輔助發送；32個通道中的每個通道都設置有4波段全參數均衡器；2個可以支持44.1 k或88.2/96 k解析度的立體聲效果器，17個100 mm的觸感馬達電動推子；每個通道控制列都設置有SEL/SOLO/MUTE按鍵和帶有LED顯示器的旋轉編碼器；5個調音臺分層和1個帶有音色庫切換功能的控制層；環繞聲混音功能——可支持6.1環繞聲相位處理模式；基于DM-24的自動化系統；可以進行數據備份或存儲的USB接口；可以在Windows和Mac OS X兩大平臺上進行項目管理，如果考慮建設成本也可選用模擬調音臺，再增加數字音頻處理器也能達到良好的音響效果；采用3臺380 W，2～8 Ω，頻率響應0.75 dB全頻功率放大器，負載8～10寸5個全頻揚聲器（分別是主擴2個、環繞2個、中置一個），4 Ω 2100 W功放1臺負載超低頻揚聲器1個，組成5.1環繞立體聲音響效果。會議話筒采用桌面鵝頸微型電容話筒，頻率響應在50 Hz～17 kHz。

3.3 控制系統及周邊設備

由中央控制系統、8路時序電源、話筒、機柜、計算機等組成。中央控制系統采用無線觸摸屏設計，實現對投影、融合器、音響設備的相關控制，8路獨立電源開關控制，單路功率20 A，可設置單路或多路開關。可通過獨立的CRV-NET協議連接控制，自帶ID碼設置。提供IO控制：在機器的內部有8個IO接口，在沒有中控的情況下也能使用，用途更廣；提供手動控制：在機器的正前方，有8個撥碼開關，緊急情況下可以手動控制繼電器的開關，實現設備順序開機，有效避免大電流沖擊引起故障，信號線采用RGB線纜有效減少線路損耗。機柜采用1.8 M標準網絡機柜，良好的通風散熱效果，計算機配置要求可在i5以上處理器、2 G以上內存、500 G硬盤、獨立顯卡及相關軟件，能播放3D技術視頻、圖片及PPT課件。

由于大屏幕融合技術具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更好的觀賞效果，在高校中小型學術報告廳建設中被廣泛地應用。設計時首先要選擇好幾個關鍵的設備，如可根據場地的大小來確定幕的大小和形式，可采用平面幕、弧型幕及圓型幕；根據幕布的大小確定投影機的個數及品牌，一般選擇中高端工程類投影機產品，幾個投影機就選用幾通道的融合器。再者重視投影機、融合器等相關設備的配套性，如專業功放與音箱的匹配等，便于使用操作和管理，穩定耐用，有良好的視覺和音頻效果。在設計階段要重調查研究，注重對新技術、新產品的應用，借鑒其他單位的成功經驗，結合實際情況，合理選購設備，更好地實現現代教育技術在教學中的應用。