3D投影展示平臺設計

許金鋼+牛珊珊+唐曉偉+張天宇

摘要：針對現如今觀看3D電影必須佩戴3D眼鏡的問題，文章設計了裸眼3D投影展示平臺。3D投影展示平臺利用光的反射原理，使影像以豎直狀態反射到3D投影儀的中心，以達到將圖片立體展示的效果。測試驗證該設計可較好地實現3D投影，且傳輸延遲控制在0.3s內。

關鍵詞：3D全息投影；3D眼鏡；光的反射

當今顯示技術不斷革新，3D成像應用領域日益擴大，人們對成像效果提出了更高的需求。而現階段觀看3D電影大多需佩戴觀影設備實現。為了解決這一問題，本設計以光的反射原理為基礎，結合數據通信，文件讀取，圖片掃描等技術，設計并開發出了無須佩戴3D眼鏡的3D投影展示平臺，對3D投影的發展具有重要意義。

1 系統的總體方案設計

依據光的反射原理，45°的鏡面會把水平的光源反射成豎直的，使光線平行進入視野范圍，當人的眼球接收到光線刺激時，大腦無法追蹤到光線來源，便會產生視覺停留效應，從而認為看見的影像是從前方懸空處出現的。3D投影展示平臺利用這一原理，以STM32單片機為核心處理器，從機的讀卡模塊通過fatfs文件系統搜尋IF卡內影像文件，同時將文件路徑、名稱等信息通過IIC通信模塊打包發送給主機，主機接收并顯示到觸摸屏上。用戶觸屏發送播放命令，從機收到指令后對播放文件進行解碼，將解碼后的圖像顯示在從機薄膜晶體管（ThinFilmTransistor，TFT）屏幕上，圖像經全息膜反射到投影儀中央，視覺上產生3D效果。

2 系統的硬件設計

2.1 STM32最小系統

本設計選用了STM32F407芯片作為主機和從機的控制芯片，該主控芯片一次處理數據寬度高達32位，具有256kRAM，1MROM，主頻高達168MHz，相對于51系列的單片機它處理數據更加高速，低功耗，掃描速度更快。作為控制系統的核心主要負責媒體信息的解析傳送與人機交互的指令處理。

2.2 復位電路

由于STM32是低電平復位，所以3D投影展示平臺的復位也是低電平復位的。同時，TFTJLCD的復位引腳也接在復位按鈕上，這樣復位按鈕可對主控芯片和TFT顯示屏同時復位，提升穩定性。

2.3 TFT模塊

本設計選用TFT屏投放3D影像和控制播放。TFT顯示屏具有亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷等特點，是目前最主流的LCD顯示器，廣泛應用于電視、手機、電腦、平板等各種電子產品。TFTLCD模塊采用16位的并行方式與外部連接，讀寫速度是8位總線的兩倍。主機采用4.7寸觸摸屏，用于實現人機交互；從機采用7寸顯示屏，用于對存儲的畫面進行投影。

2.4 TF卡模塊

TF卡即microSD卡，是一種超小型卡（11mmX15mmXlmm），約為SD卡的1/4，可以算目前最小的儲存卡了。主要應用于移動電話中。它也能通過SD轉接卡在SD卡槽中使用。TF卡有串行外設接口（SerialPeripheralInterface，SPI）和安全數字輸入輸出卡（SecureDigitalInputandOutputCard，SDIO）兩種通信方式，與SPI方式相比，SDIO方式傳輸速度更快，故采用4位SDIO方式驅動，理論上最大速度可達到12MB/S。本系統中該模塊配合FATFS文件系統存儲待展示的影像數據。

2.5 IIC通信模塊

主從機采用IIC通信方式，主要用于主從機之間交換信息。3D全息投影的主機方面，接收從機發送的文件路徑信息，可以通過觸摸屏控制從機播放影像。從機方面，發送文件列表信息給主機，同時接收主機指令，識別后響應。

2.6 3D投影儀

為了使展示效果更佳，投影設備采用進口黑色全息膜，用來反射從機顯示屏的影像。黑色全息膜對環境適應能力較強，即使在高亮的情況下，經其反射得到的影像依然清新細膩有質感。

3 軟件部分

3.1 主機程序設計

本設計采用雙機通信系統，主機對從機發送過來的文件信息進行識別，將解析結果顯示到主機觸摸顯示屏上。

定義多種文件類型，方便操作者調整查看。按下主機屏幕的操作界面時，主機會發送指令給從機。主機程序流程如圖1所示。

3.2 從機程序設計

從機讀取TF卡數據，并將文件列表數據通過IIC協議發送給主機識別。同時等待主機的指令進行投影，并可實時調整投影內容。從機流程如圖2所示。

4 結語

本系統完成了3D投影平臺的硬件和軟件設計，能夠立體

播放儲存卡中的圖片和視頻，且將播放延遲控制在0.3s內。本設計可被廣泛應用于發布會，藏品展覽等場合，使用戶無需佩戴其他設備即可近距離欣賞3D成像效果。

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