CN111145660A - 一种基于led主体的沉浸式系统 - Google Patents

Abstract

一种基于LED主体的沉浸式系统，涉及展览展示设备技术领域，包括支撑架，桁架、拼接显示屏单元、玻璃台及辅助系统，所述拼接显示屏单元由若干LED主屏，及设置在所述LED主屏的相邻方向、且与所述LED主屏拼接的LED弧形屏，及异形双曲面倒角屏组成，本发明提出的一种基于LED主体的沉浸式系统具有异形双曲面倒角屏为倒圆角的形式设计，可以解决现有技术中的相邻显示面的画面色差和亮度差异现象。

Description

一种基于LED主体的沉浸式系统

技术领域

本发明涉及展览展示设备技术领域，具体涉及一种基于LED主体的沉浸式系统。

背景技术

随着经济的快速发展，人民生活水平不断提高，旅游成为一种重要的休闲度假方式，由此也推动了旅游经济的迅速发展。随着旅游经济以及旅游文化的不断深入发展，景区风貌展示手段愈来愈多样化。不仅景区风貌，随着科技、经济以及文化的大发展，大量的新产品、新技术以及新创意不断涌现，而展览展示技术则可以为其提供丰富的宣传推广手段，例如可应用在科技馆、规划馆、博物馆、企业展厅、临展活动、产品发布等的各种类型的展示中，具有广阔的应用前景。

沉浸类显示系统，通常采用的是投影机和LED为成像介质，投影机的亮度，色彩，拼接画面不一致等问题无法得到比较合理的解决，随着led的成本降低，LED拼接沉浸空间得到推广。

但发明人发现，现有的LED拼接技术存在如下缺陷和不足：

1，直角拼接，画面物理接缝处观看有折弯的感觉，体验不佳；

2，各面的安装角度原因，人视点观看有明显的色差和亮度差异，影响画面观看的连续性；

3，设备安装简单，可复制性强，无竞争力；

4，立体成像折角处体验不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LED主体的沉浸式系统，提出的异形双曲面倒角屏为倒圆角的形式设计，可以解决现有技术中的相邻显示面的画面色差和亮度差异现象。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于LED主体的沉浸式系统，包括

支撑架，所述支撑架设置在拼接显示屏单元的外部，通过若干钢架的纵向支撑梁，及设置在所述纵向支撑梁顶部的横向支撑梁在所述拼接显示屏单元外部形成框体；

桁架，所述桁架安装在所述拼接显示屏单元的外部，并且与所述拼接显示屏单元外部弧度保持贴合；

拼接显示屏单元，所述拼接显示屏单元由若干LED主屏，及设置在所述LED主屏的相邻方向、且与所述LED主屏拼接的LED弧形屏，及LED异形双曲面倒角屏组成；

玻璃台，安装在所述拼接显示屏单元的前部，所述玻璃台台面与所述拼接显示屏单元的入口处等高，所述沉浸式系统还包括与所述玻璃台形成通道的观影桥；

所述沉浸式系统还包括，用于增强沉浸感的辅助系统。

进一步的，所述拼接显示屏单元包括五面屏单元或六面屏单元。

进一步的，所述五面屏单元和六面屏单元均包括若干LED主屏、于所述LED主屏两倍数量的LED弧形屏、与所述LED主屏数量相同的LED异形双曲面倒角屏，

其中，所述LED主屏的上、下、左和右方向分别与一个所述LED弧形屏拼接；

其中，所述LED异形双曲面倒角屏的三个端面分别与三个相邻的LED弧形屏拼接。

进一步的，在所述拼接显示屏单元的六个顶点分别安装有至少一个相机。

进一步的，所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)，其中，所述拼接显示屏的直径为1-2米。

进一步的，所述LED主屏包括，

分别设置在所述拼接显示屏单元的底部、顶部、左部和右部的第一LED主屏、第二LED主屏、第三LED主屏和第四LED主屏，

其中，所述第一LED主屏和所述第二LED主屏呈平行状，

其中，所述第三LED主屏和所述第四LED主屏呈平行状。

进一步的，所述弧形屏包括，

分别与所述第一LED主屏相邻设置的第一LED弧形屏、第二LED弧形屏和第五LED弧形屏，

分别与所述第二LED主屏相邻设置的第三LED弧形屏、第四LED弧形屏和第六LED弧形屏，

分别与所述第三LED主屏和所述第五LED主屏拼接的第七LED弧形屏，

分别与所述第四LED主屏和所述第五LED主屏拼接的第八LED弧形屏。

进一步的，所述LED异形双曲面倒角屏包括，

分别与所述第一LED弧形屏、所述第五LED弧形屏和所述第八LED弧形屏三面拼接的第一LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第二LED弧形屏、所述第五LED弧形屏和所述第七LED弧形屏三面拼接的第二LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第三LED弧形屏、所述第六LED弧形屏和所述第八LED弧形屏三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第四LED弧形屏、所述第六LED弧形屏和所述第七LED弧形屏三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏。

进一步的，所述LED异形双曲面倒角屏为倒圆角形式，通过倒圆角部分的阶梯状显示面逐级过渡，用于解决相邻拼接显示屏的画面色差和亮度差异现象，各个面画面完全融为一体，增强了沉浸感。

进一步的，所述的辅助系统还包括，

3D模块系统，所述3D模块系统包括3D发射器和同步发射转化器，所述3D发射器型号为西安诺瓦EMT-200，用于与3D眼镜配合实现3D显示效果；

融合渲染播放服务器系统，用于辅助沉浸式系统进行序列帧播放；

音响系统，在所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)的尺寸范围下，所述音响系统支持2.1环绕音和5.1环绕音；

空调消防系统，用于保证观影舒适和防止设备本身受高温的损坏。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

异形双曲面倒角屏为倒圆角的形式设计，可以解决现有技术中的相邻显示面的画面色差和亮度差异现象，这种差异通过倒圆角部分的阶梯状显示面逐级过渡，使得差异不那么明显。各个面画面完全融为一体，增强了沉浸感。透视偏离形成的折线效果也成为了弧形效果，即使偏离中心视点远一些也不再那么难以接受。

本沉浸式系统采用支撑架、桁架对拼接显示屏单元进行支撑，具有重量轻，抗风性好、安装方便等优点，同时，在沉浸式系统内设置的空调消防系统，具有散热性能好、前后维护方便、防潮性能好等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明所公开的拼接显示屏单元的结构示意图；

图2为本发明公开的沉浸式系统的结构布置主视图；

图3为本发明公开的沉浸式系统的结构布置后视图；

图4为本发明公开的沉浸式系统的结构布置侧视图；

图5为本发明所公开的播放系统系统图；

图6为本发明所公开的音响系统系统图；

附图说明：

1-支撑架；101-横向支撑梁；102-纵向支撑梁；

2-桁架；3-玻璃台；

4-拼接显示屏单元；

4001-第一LED主屏；4002-第二LED主屏；4003-第三LED主屏；4004-第四LED主屏；4005-第五LED主屏；

4011-第一LED弧形屏；4012-第二LED弧形屏；4013-第三LED弧形屏；4014-第四LED弧形屏；4015-第五LED弧形屏；4016-第六LED弧形屏；4017-第七LED弧形屏；4018-第八LED弧形屏；

4021-第一LED异形双曲面倒角屏；4022-第二LED异形双曲面倒角屏；4023-第三LED异形双曲面倒角屏；4024-第四LED异形双曲面倒角屏；

5-观影桥。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

一种基于LED主体的沉浸式系统，包括

支撑架1，所述支撑架1设置在拼接显示屏单元4的外部，通过若干钢架的纵向支撑梁102，及设置在所述纵向支撑梁102顶部的横向支撑梁101在所述拼接显示屏单元4外部形成框体；

桁架2，所述桁架2安装在所述拼接显示屏单元4的外部，并且与所述拼接显示屏单元4外部弧度保持贴合；

拼接显示屏单元4，所述拼接显示屏单元4由若干LED主屏，及设置在所述LED主屏的相邻方向、且与所述LED主屏拼接的LED弧形屏，及LED异形双曲面倒角屏组成；

玻璃台3，安装在所述拼接显示屏单元4的前部，所述玻璃台3台面与所述拼接显示屏单元4的入口处等高，所述沉浸式系统还包括与所述玻璃台3形成通道的观影桥5；

所述沉浸式系统还包括，用于增强沉浸感的辅助系统。

进一步的，所述拼接显示屏单元4包括五面屏单元或六面屏单元。

进一步的，所述五面屏单元和六面屏单元均包括若干LED主屏、于所述LED主屏两倍数量的LED弧形屏、与所述LED主屏数量相同的LED异形双曲面倒角屏，

其中，所述LED主屏的上、下、左和右方向分别与一个所述LED弧形屏拼接；

其中，所述LED异形双曲面倒角屏的三个端面分别与三个相邻的LED弧形屏拼接。

进一步的，在所述拼接显示屏单元4的六个顶点分别安装有至少一个相机。

进一步的，所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)，其中，所述拼接显示屏的直径为1-2米。

进一步的，所述LED主屏包括，

分别设置在所述拼接显示屏单元4的底部、顶部、左部和右部的第一LED主屏4001、第二LED主屏4002、第三LED主屏4003和第四LED主屏4004，

其中，所述第一LED主屏4001和所述第二LED主屏4002呈平行状，

其中，所述第三LED主屏4003和所述第四LED主屏4004呈平行状。

进一步的，所述弧形屏包括，

分别与所述第一LED主屏4001相邻设置的第一LED弧形屏4011、第二LED弧形屏4012和第五LED弧形屏4015，

分别与所述第二LED主屏4002相邻设置的第三LED弧形屏4013、第四LED弧形屏4014和第六LED弧形屏4016，

分别与所述第三LED主屏4003和所述第五LED主屏4005拼接的第七LED弧形屏4017，

分别与所述第四LED主屏4004和所述第五LED主屏4005拼接的第八LED弧形屏4018。

进一步的，所述LED异形双曲面倒角屏包括，

分别与所述第一LED弧形屏4011、所述第五LED弧形屏4015和所述第八LED弧形屏4018三面拼接的第一LED异形双曲面倒角屏4021，

分别与所述第二LED弧形屏4012、所述第五LED弧形屏4015和所述第七LED弧形屏4017三面拼接的第二LED异形双曲面倒角屏4022，

分别与所述第三LED弧形屏4013、所述第六LED弧形屏4016和所述第八LED弧形屏4018三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏4023，

分别与所述第四LED弧形屏4014、所述第六LED弧形屏4016和所述第七LED弧形屏4017三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏4023。

进一步的，所述LED异形双曲面倒角屏为倒圆角形式，通过倒圆角部分的阶梯状显示面逐级过渡，用于解决相邻拼接显示屏的画面色差和亮度差异现象，各个面画面完全融为一体，增强了沉浸感。

沉浸式系统能够覆盖观众的前，后，左，右，上，下等六个面的视线，观众位于玻璃台3的位置，通过观影桥5进入观影空间内，显示屏单元是由第一LED主屏4001、第二LED主屏4002、第三LED主屏4003和第四LED主屏4004组成，并且依次分别设置在所述拼接显示屏单元4的底部、顶部、左部和右部，所述第一LED主屏4001和所述第二LED主屏4002呈平行状，所述第三LED主屏4003和所述第四LED主屏4004呈平行状，上述主屏采用本技术领域内的常规拼接方式拼接；还有若干弧形屏，其中，由分别与所述第一LED主屏4001相邻设置的第一LED弧形屏4011、第二LED弧形屏4012和第五LED弧形屏4015，分别与所述第二LED主屏4002相邻设置的第三LED弧形屏4013、第四LED弧形屏4014和第六LED弧形屏4016，分别与所述第三LED主屏4003和所述第五LED主屏4005拼接的第七LED弧形屏4017，分别与所述第四LED主屏4004和所述第五LED主屏4005拼接的第八LED弧形屏4018，上述弧形屏分别使用小模组倾斜角度拼接，实施为人为倒圆角安装方式进行安装，还有若干LED异形双曲面倒角屏，所述LED异形双曲面倒角屏具有高加工精度，精度不达标将导致拼缝过大或无法安装。

拼接显示屏单元4的水平视角为120-200度，俯视角为90-120度，根据经验现将光影魔方直角拼接方式改为倒圆角方式，圆角倒角r＝1.5m。

进一步的，所述的辅助系统还包括，

3D模块系统，所述3D模块系统包括3D发射器和同步发射转化器，所述3D发射器型号为西安诺瓦EMT-200，EMT200是针对LED显示屏开发的一款3D信号发射器，配合支持3D功能的控制器和3D眼镜实现3D显示效果。EMT200通过网线串接，获取3D同步信号，可串联到接收卡。支持VESA 3D信号输出接口，用于外接第三方外置3D发射器，用于与3D眼镜配合实现3D显示效果。

融合渲染播放服务器系统，用于辅助沉浸式系统进行序列帧播放；相对于传统的视频文件播放，序列帧播放具有如下特性：支持超高分辨率图像播放：本案中采用DDS图像格式的序列帧进行播放。DDS文件是一种无需CPU进行解码的图像文件格式，可以直接被显卡读取显示，效率极高；显示速度取决于电脑的数据传输速率。主流配置PC安装了高速固态硬盘，可以每秒30帧的速度播放4k×4k或8k×2k分辨率的图像序列。或者以60帧的速度播放一半分辨率的图像序列。足以应对常规的大屏显示运用。高端配置PC进行双固态硬盘交错读取，可以在以上基础上性能进行翻倍，如以60帧播放4K×4k图像或30帧播放8k×4k图像。也可采用预加载到内存直接读取，获取最佳的播放稳定性。高质量的画面显示清晰度：同等分辨率下，由于极少的图像压缩损耗，比视频格式有更清晰的细节表现和色彩还原。优秀的播放稳定性和准确的帧同步控制：视频文件在解压缩播放过程中往往会发生非匀速解码的画面抖动现象，导致多机播放难以达到真正的帧同步，快速运动画面拼接造成撕裂现象。序列帧无需压缩解码过程，不会因为帧画面的复杂度差异造成画面播放不平稳。且播放过程是以帧为单位进行进度控制，可以实现网络内的多台设备准确的帧同步显示

音响系统，在所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)的尺寸范围下，所述音响系统支持2.1环绕音和5.1环绕音；

空调消防系统，用于保证观影舒适和防止设备本身受高温的损坏，本方案中使用最多的设备为LED显示屏，LED显示屏是个光电器件，其工作过程中只有15％～25％的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。此展项为半封闭空间，观影者身在其中可直接感受到热量，并且长时间的使用，会使该区域温度上升，长时间处于高温环境，对设备使用效果及寿命造成影响，安装观影区和检修区安装空调散热系统，保证观影舒适，以及设备本身不受高温引起不必要的损坏。

辅助系统还包括数字影片，数字影片显示系统需要将多张LED信号发送卡视频信号分配到LED屏体上，分配方式类似于三维制作中的展UV过程。需要将多张完整贴图以特定方式贴附到一个异形的LED显示面上，最终还能复原显示成一个完整拼合的图像画面，三维影像生成的透视画面效果，如何显示在一个U型屏幕上不会发生变形，这就需要采用特殊的三维算法，将以BOX屏幕生成三维画面以正确的空间透视方式映射回带弧面倒角的屏幕上。

本方案中利用球面3D技术，根据单个3D发送器带载的像素将视频拼接融合，进行球幕画面的处理。其中，球面3D技术：快门式(分时)3D主要是通过提高画面的刷新率来实现3D效果的，通过把图像按帧一分为二，形成对应左眼和右眼的两组画面，连续交错显示出来，同时信号发射器将同步控制快门式3D眼镜的左右镜片开关，使左、右双眼能够在正确的时刻看到相应画面；具体工作原理为：根据单个3D发送器带载的像素，把整体球幕画面左眼和右眼对应带载区域分别进行切割，然后融合成一个小的左右眼3D视频格式窗口，给到3D发送器，由于正常显示图像一般为矩形纹理图像，要把矩形纹理图像在球面显示，需要用到经纬映射。球面的经纬映射图像就是把单位球面上的点按经纬度映射到一个矩形纹理图像上的点，经度映射成矩形的水平坐标，纬度映射成垂直坐标，矩形的长宽比为2∶1，经度从0到360度，纬度从-90到90度。这样，球面极坐标可以直接使用矩形纹理图像的水平垂直坐标。在这个纹理图像中，最明显的变形就是水平方向的拉伸变形，在赤道上几乎没有拉伸变形，越接近南北极点，变形就越厉害，几乎拉伸到图像的整个宽度。为了解决在经纬映射过程中产生的变形，我们需要对图像采用非线性转化，先把图像按照球幕实际显示像素，逐行进行插点处理，纬度不同插点的数量也不同。得到插点后的视频我们用硬件同步切割处理，最后通过3D发送器进行抽点以及3D融合，最终发送到球幕显示供观众在沉浸式系统内观看显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：包括

支撑架，所述支撑架设置在拼接显示屏单元的外部，通过若干钢架的纵向支撑梁，及设置在所述纵向支撑梁顶部的横向支撑梁在所述拼接显示屏单元外部形成框体；

桁架，所述桁架安装在所述拼接显示屏单元的外部，并且与所述拼接显示屏单元外部弧度保持贴合；

拼接显示屏单元，所述拼接显示屏单元由若干LED主屏，及设置在所述LED主屏的相邻方向、且与所述LED主屏拼接的LED弧形屏，及LED异形双曲面倒角屏组成；

玻璃台，安装在所述拼接显示屏单元的前部，所述玻璃台台面与所述拼接显示屏单元的入口处等高，所述沉浸式系统还包括与所述玻璃台形成通道的观影桥；

所述沉浸式系统还包括，用于增强沉浸感的辅助系统。

2.根据权利要求1所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述拼接显示屏单元包括五面屏单元或六面屏单元。

3.根据权利要求2所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述五面屏单元和六面屏单元均包括若干LED主屏、于所述LED主屏两倍数量的LED弧形屏、与所述LED主屏数量相同的LED异形双曲面倒角屏，

其中，所述LED主屏的上、下、左和右方向分别与一个所述LED弧形屏拼接；

其中，所述LED异形双曲面倒角屏的三个端面分别与三个相邻的LED弧形屏拼接。

4.根据权利要求1所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：在所述拼接显示屏单元的六个顶点分别安装有至少一个相机。

5.根据权利要求3所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：

所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)，其中，所述拼接显示屏的直径为1-2米。

6.根据权利要求3所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述LED主屏包括，

分别设置在所述拼接显示屏单元的底部、顶部、左部和右部的第一LED主屏、第二LED主屏、第三LED主屏和第四LED主屏，

其中，所述第一LED主屏和所述第二LED主屏呈平行状，

其中，所述第三LED主屏和所述第四LED主屏呈平行状。

7.根据权利要求3或6所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述弧形屏包括，

分别与所述第一LED主屏相邻设置的第一LED弧形屏、第二LED弧形屏和第五LED弧形屏，

分别与所述第二LED主屏相邻设置的第三LED弧形屏、第四LED弧形屏和第六LED弧形屏，

分别与所述第三LED主屏和所述第五LED主屏拼接的第七LED弧形屏，

分别与所述第四LED主屏和所述第五LED主屏拼接的第八LED弧形屏。

8.根据权利要求3所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述LED异形双曲面倒角屏包括，

分别与所述第一LED弧形屏、所述第五LED弧形屏和所述第八LED弧形屏三面拼接的第一LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第二LED弧形屏、所述第五LED弧形屏和所述第七LED弧形屏三面拼接的第二LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第三LED弧形屏、所述第六LED弧形屏和所述第八LED弧形屏三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏，

分别与所述第四LED弧形屏、所述第六LED弧形屏和所述第七LED弧形屏三面拼接的第三LED异形双曲面倒角屏。

9.根据权利要求8所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述异形双曲面倒角屏为倒圆角形式，通过倒圆角部分的阶梯状显示面逐级过渡，用于解决相邻拼接显示屏的画面色差和亮度差异现象，各个面画面完全融为一体，增强了沉浸感。

10.根据权利要求1所述的基于LED主体的沉浸式系统，其特征在于：所述的辅助系统还包括，

3D模块系统，所述3D模块系统包括3D发射器和同步发射转化器，所述3D发射器型号为西安诺瓦EMT-200，用于与3D眼镜配合实现3D显示效果；

融合渲染播放服务器系统，用于辅助沉浸式系统进行序列帧播放；

音响系统，在所述五面屏或所述六面屏的尺寸为长(4-16米)*宽(4-16米)*高(3-6米)的尺寸范围下，所述音响系统支持2.1环绕音和5.1环绕音；

空调消防系统，用于保证观影舒适和防止设备本身受高温的损坏。

Images