CN103763495A - 一种l型垂直幕地幕3d投影显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，该方法包括以下步骤：1)获取实际环境的物理参数，并根据获得的物理参数建立1∶n的虚拟数字模型；2)在虚拟数字模型设置两个相机模拟实际环境中观众眼睛位置，相机视野涵盖整个地幕；3)根据实际投影分辨率获得渲染分辨率，对模型进行初次渲染；4)在地幕中央设置一个虚拟物体，将垂直幕、地幕、两个相机与虚拟物体绑定；5)将步骤3)渲染获得的画面贴回地幕；6)设置一个顶端相机，该顶端相机位于场景上方，通过顶端相机渲染出序列；7)完成最终渲染。与现有技术相比，本发明具有简单、直观、减少渲染量和渲染时间、提高准确率和效率等优点。

Description

一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法

技术领域

本发明涉及一种3D投影技术，尤其是涉及一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法。

背景技术

在目前的展览展示行业中，常用的沙盘展示方式包括实物沙盘与数字投影沙盘。

传统沙盘在展示中，显示出其静态与单调的功能局限：其一，由于空间限制，在局部细节表现上受限；其二，其实物的特性，不易更新加载新信息；其三，功能单一，表达信息量有限，常常需要解说人员以及其他配套支持。观众亦无法获得身临其境的观感。这种信息表达方式在飞速发展的信息时代表现出越来越局限的缺点。

近几年，随着3D投影技术的发展，数字投影越来越多运用在各类大型展示活动中，沙盘也向着功能多样化、智能化、艺术化、人性化的方向发展。这里所说的沙盘，并不是局限于实体有模型的概念，而是它拥有沙盘一样的功能，比如说，介绍区域、介绍建筑、介绍绿化等等。

纵观国内外，现在主流的展览馆，大都采用“空间屏”与“信息屏”双屏联动、同步展示的方式。如图1所示，即在地幕2的远处边缘设置一块垂直幕1，与地幕2形成一个L形的造型，垂直幕与地幕显示统一内容，透视角度匹配。这样视野无限扩充至远处，增加了视觉范围。观众3站在巨大的沙盘上方，随着脚下屏幕的变幻，宛如乘坐直升机在空中自由飞翔，漫游穿越其间，景物变化惟妙惟肖，非常震撼。

在这一投影方式中，与传统屏幕不同的是：观众在观看地幕时，采取的是俯瞰视角，观看位置也是特定的。这一特定位置，位于屏幕的中央边缘处。在这一点，所有画面内容的透视角度都匹配于此，这个原理等同于街头立体画。

3D投影沙盘目前已广泛应用于城建规划、房地产开发、旅游景区、展馆演示、工程、交通、教学等领域。

无论何种地幕数字投影，因为透视视角、运动要求等必然要素的关系，对其中的3D投影技术，和3D内容制作都提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、直观、减少渲染量和渲染时间、提高准确率和效率的L型垂直幕地幕3D投影显示方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，该方法包括以下步骤：

1)获取实际环境的物理参数，并根据获得的物理参数建立1∶n的虚拟数字模型；

2)在虚拟数字模型设置两个相机模拟实际环境中观众眼睛位置，相机视野涵盖整个地幕；

3)根据实际投影分辨率获得渲染分辨率，对模型进行初次渲染；

4)在地幕中央设置一个虚拟物体，将垂直幕、地幕、两个相机与虚拟物体绑定；

5)将步骤3)渲染获得的画面贴回地幕；

6)设置一个顶端相机，该顶端相机位于场景上方，通过顶端相机渲染出序列；

7)完成最终渲染。

所述的物理参数包括地幕的大小、垂直幕的大小、观众距离地幕的距离和高度。

所述的步骤2)中，相机下方设有黑色挡板。

在步骤4)，所述的黑色挡板与虚拟物体绑定。

所述的步骤5)中，渲染获得的画面通过camera MapPerxel命令贴回地幕。

所述的步骤6)中，顶端相机采用Crop切割渲染出序列。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、设置一个虚拟物体，将相机、挡板绑在虚拟物体上，形成一个相机组的概念，随后所有动画路径均设置在虚拟物体上，而不是相机上；这样能保证相机组内所有物体保持不位移，同时更加容易理解制作原理。虚拟物体可以进行平移、缩放、摇位、旋转等动作，相应的相机跟随完成所有动画路径。比传统在相机上设置动画管理起来要整齐、简单、直观得多。

2、挡板设置，可以大大节约渲染量和渲染时间。无论地幕是矩形或者异形，在其范围外的像素都是无效像素，这些像素会大大浪费渲染时间。因此设置一块黑色的挡板，位于相机下方，覆盖无效像素部分，这样便可以节约大量渲染时间。

3、运用camera Map Perxel修改命令比传统AE几何校正方法要准确和方便的多。AE几何校正还是基于手工校正，因此容易存在误操作，或者不精准操作，而camera Map Perxel修改器是基于相机匹配后反算得出的，所有运算均是3D软件自身完成，无需手工操作，因此其准确性、效率性都是无法比拟的。

4、Crop切割渲染也是计算机内部运算渲染，很明显区别于传统的AE手工切屏，因此准确和效率是最大的优点。

附图说明

图1为L型垂直幕地幕示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为4台投影机器投射像素示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，该方法包括以下步骤：

在步骤001中，获取实际环境的物理参数，包括地幕的大小、垂直幕的大小、观众距离地幕的距离和高度等。

在步骤002中，根据获得的物理参数建立1∶n的虚拟数字模型，并估算出主要观从所在位置。这里的n可根据实际需要选择不同比例，如n可取为1～500。

在步骤003中，在虚拟数字模型设置两个相机模拟实际环境中观众眼睛位置，相机视野涵盖整个地幕，并在相机下方设置黑色挡板。相机设置原则为：相机设置在真实观众眼睛的位置处，视野涵盖整块地幕，保证左右两角顶边，在位置保持不变的情况下，相机FOV可视地幕大小调整。

在步骤004中，根据实际投影分辨率推导出渲染分辨率，获得高度、宽度分辨率，对模型进行初次渲染。

在步骤005中，在地幕中央设置一个虚拟物体，将垂直幕、地幕、两个相机、挡板与虚拟物体绑定。

在步骤006中，将渲染获得的画面通过camera Map Perxel命令贴回地幕。

在步骤007中，设置一个顶端相机，作为几何校正相机，该顶端相机位于场景上方，通过顶端相机采用Crop切割渲染出序列。

在步骤008中，完成最终渲染。

上述步骤004中，根据实际投影分辨率推导出渲染分辨率具体为：比如4台投影机器投射，而每台投影机的物理分辨率是1280*768像素，4台投影机“田”字型排列投到地面，扣除投影机器中间融合带分辨率256像素，画面的实际像素长是1280*2-256=2304，宽是768*-256=1280，如图3所示，从而获得渲染的高度、宽度分辨率，对模型进行初次渲染。

本发明的硬件投影系统包括显示系统、投影系统、主控机与节点机。主控机将三维图像投影参数(相机参数、投影参数、影像参数、模型参数等)分发给节点机，节点机接收到来自主控机的三维图像投影参数生成待显示的三维图像数据；投影机投射三维图像数据至显示系统；节点机对应控制投射的三维图像数据在显示屏幕上，共同汇聚组合成三维图像整体。

本发明在实际使用中，中央控制平台通过对所述地幕主控系统以及信息屏主控系统的协调控制操作，确保所述地幕显示屏以及信息显示屏的显示图像保持关联一致，实现一体化投影显示。本发明3D投影方式跳出了空间限制，联动展示，可最大限度的展现丰富立体的影像信息，实现任意细节的放大、缩小、旋转、推进、拉伸展示。观众在观看时，除了更好地掌握城市或建筑的形态以及规划布局外，也可感受漫游其中的临场感与沉浸感，充分体验现代数字显示技术带来的冲击与震撼。3D投影沙盘将拓展数字沙盘使用方式，将大大提高数字沙盘在城市规划设计展览展现等方面的应用。

Claims (6)

1.一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)获取实际环境的物理参数，并根据获得的物理参数建立1∶n的虚拟数字模型；

2)在虚拟数字模型设置两个相机模拟实际环境中观众眼睛位置，相机视野涵盖整个地幕；

3)根据实际投影分辨率获得渲染分辨率，对模型进行初次渲染；

4)在地幕中央设置一个虚拟物体，将垂直幕、地幕、两个相机与虚拟物体绑定；

5)将步骤3)渲染获得的画面贴回地幕；

6)设置一个顶端相机，该顶端相机位于场景上方，通过顶端相机渲染出序列；

7)完成最终渲染。

2.根据权利要求1所述的一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，所述的物理参数包括地幕的大小、垂直幕的大小、观众距离地幕的距离和高度。

3.根据权利要求1所述的一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，所述的步骤2)中，相机下方设有黑色挡板。

4.根据权利要求3所述的一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，在步骤4)，所述的黑色挡板与虚拟物体绑定。

5.根据权利要求1所述的一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，所述的步骤5)中，渲染获得的画面通过camera Map Perxel命令贴回地幕。

6.根据权利要求1所述的一种L型垂直幕地幕3D投影显示方法，其特征在于，所述的步骤6)中，顶端相机采用Crop切割渲染出序列。

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