一. 项目简介
此项目为某军队飞行虚拟仿真，需要在座舱内模拟虚拟飞行驾驶，所需的显示画面为一个带弧度的梯形结构，大边长为3360mm，小边长为2674mm，高度为1270mm，因而我们将此项目设计为三通道虚拟仿真系统。
二. 总体设计原则
大屏幕显示系统是此虚拟仿真系统环境的重要组成部分，显示系统能够提供观看者高度的沉浸感和真实般身临其境感受。因而此系统应用应具有不同于其它应用的特点，简单说，就是要求安全可靠、性能指标高、信号显示效果好、控制器功能强、维修更换方便、操作简单易用、系统扩展灵活等。
1. 投影机选择原则
由于此模拟仿真系统是在一个封闭的环境内，所以不需要亮度太高，画面亮度过高会使人眼受到刺激，不适合长时间观看，而亮度过低又会造成画面不清晰，所以通过我们的估算以及工程经验来看，5000-6000ANSI流明的投影亮度是比较合适的。夏普PH900X投影机恰好非常适合此项目的应用，此投影机亮度为5200 ISO流明，对比度为2000:1，均匀性大于90%。同时夏普PH900X投影机是DLP机芯设计，可以支持7×24小时不间断工作，而且是双灯设计，最大程度上确保了系统的稳定性，所以得出选择夏普PH900X投影机是最为合适的。
2. 投影屏幕选择原则
在判定一个显示效果的好坏中，投影屏幕占了很大一部分，想要得到最好的投影效果，屏幕必须完整无缝、均匀无色差、表面高度平整，这样才能取得画面的均一性与颜色的一致性。
我们推荐使用的LUMEN正投硬幕，该幕的制作工艺很独特，其材质为特殊配方的高分子材料，整个屏幕采用喷涂技术生产。由于每一块屏幕均采用同一桶原料进行喷涂作业，因此整个屏幕的增益率、色彩是完全一致的。同时采用此类材质和喷涂工艺生产的屏幕正常使用时根本不会出现任何皱褶气泡。
此屏幕经过特殊的表面工艺处理，增加表面光线散射和成像特性，为影像显示提供高性能，高对比度和更宽观看视角。宽广的观看视角表现和极佳的影像色温表现，可以带给观众漂亮异常的画面显示。
由于屏幕表面喷涂的并不是普通涂料，而是具有独特专利技术的光学材料，所以屏幕解像力可以达到100线/毫米，而且可以在对入射光线进行反射形成显示画面的同时滤掉其中杂散光。
在屏幕的特性中，对一个工程起到决定性作用的参数还有：屏幕的半增益角、均匀性以及增益等。
屏幕的增益也如此，要与设计方案相匹配，因为增益与视角成反比，所以对于融合系统来讲，为了增大可视角取得完美的融合效果，都是要尽量选用增益较低的屏幕，但是增益越低，对投影机光通量的利用率就越低，所以我们一般在正投影融合项目中都选用增益在1.2-1.8的屏幕，而LUMEN正投硬幕的增益正好在此区间内。LUMEN正投屏幕不但增益适中，而且半增益角也达到了32°，这样使得它的可视角度可以达到160度以上。
3. 边缘融合处理器设计原则
因为飞行模拟虚拟仿真系统中最重要的一环就是边缘融合及几何校正系统，此系统是虚拟仿真程序与投影显示的必要环节，一旦此系统出现问题，就会直接导致整体项目的不可用，所以需达到如下的功能要求才能满足使用需求：
◆ 具备7×24小时连续工作的稳定性。
◆ 集边缘融合、几何校正、媒体播放、实时采集等功能于一体。
◆ 集媒体播放和多屏拼接等多个功能于一体，用户无需额外分别购买媒体播放器和同步设备。而且，由于播放和同步各功能同时处理，信号播放可做到无延迟。
◆ 具有自动产生叠加像素和边缘羽化功能，能够实时处理各种输入信号，内容无需预处理。[Page]
◆ 经几何校正处理后，显示画面相邻通道的几何匹配小于6弧分，并且从设计眼点测量时，整个显示区域在视场内任何一点的几何变形不超过3°。
◆ 画面具有稳定的色彩一致性，在直径为通道宽度80%的圆内颜色会聚要优于4弧分，在其他区域要优于6弧分。
◆ 具有信号的实时采集和输出功能，且可以完美满足专业虚拟仿真的需求。
◆ 具有多通道精确同步技术，可以让现实画面避免撕裂现象。
◆ 不仅支持平幕、环幕等常规的多通道大屏幕，而且可以支持各种异型无缝显示系统的解决方案。
◆ 允许用户对投影重合区的图像进行RGB独立的亮度控制以及伽玛校正，彻底消除亮带，获得最佳的图像融合效果。
◆ 提供远程控制功能，通过网络可以直接控制融合处理器。
◆ 支持232串口模式调用，可以预设多个模式，可以直接调用模式。
◆ 支持对每通道的颜色匹配调整。
◆ 支持对融合器的所有参数备份，做到一键还原。
◆ 支持用户自定义投射曲面的实际形状，从而使得图像中的每个像素都被投射到正确的位置，从而精确控制画面的视觉效果。
◆ 具有多通道精确同步技术，使多通道的内容同步，不会出现画面撕裂现象。
◆ 采用“零延迟”同步处理技术，使得信号处理达到几乎“零”延迟，达到专业的虚拟仿真应用的需求。
融合器型号：LUMEN-BP242
4. 整体性能设计原则
环境光亮度过高会使人眼睛受到刺激，产生眩晕等不适感，而亮度过低又会造成视物不清，所以飞行模拟仓内的环境光亮度和装修材质都是需要仔细考究的。
目前环境光照度计算的方法有利用系数法、单位容量法、查概曲线法、逐点计算法等。各种计算方法只能做到基本准确。因各种参数不精确，计算结果有+20%～-10%的误差是允许的，针对本项目我们使用单位容量法来估算。单位容量法是从利用系数法演变过来的，是在各种光通利用系数和光的损失等因素相对固定的条件下，得出的平均照度的简化方法。这是一种常用的方法，它适用于设计方案或初步设计的近似计算和均匀的一般照度计算。
本系统中由于模拟仓是一个封闭的空间，环境杂光可以近似为零，所以影响舱内照度的因素只有以下几点：舱内必要的照明、投影机透射光、舱内装修材料的反射光。通过单位容量法来估算得出的环境光照度在200lux-300lux之间，适宜进行飞行模拟演练。
而在这样的环境光照度下，我们又可以得出一个在投影显示系统中比较重要的指标：屏前对比度，因为正投系统的屏前对比度主要决定于投影机的对比度和环境光的照度。按照国家标准，在投影显示系统中背投影显示系统需要达到100:1以上的对比度，正投影系统需要达到5:1以上的对比度。通过计算得出本系统的屏前对比度在9.0:1到13.0:1之间，超出了国家标准，所以能取得清晰明亮的显示图像。
除此以外对于一个视频系统来讲，还存在着一个比较重要的参数??亮度参数。亮度参数一直是视频系统设计的一个重要参数，然而很多人只知道投影机的亮度参数，其实真正影响视觉效果的是画面的亮度也称屏前亮度，影响屏前亮度的因素除了投影机的亮度参数外还有投射画面的大小以及屏幕的增益。
我们来计算一下此系统的屏前亮度：单台投影机的亮度为5200 ISO流明，约合6000 ANSI流明(平均亮度)，考虑到边缘融合和数字几何校正的亮度损失(约为15%)，按照5100 ANSI流明计算，单通道投射画面尺寸约为84英寸，正投屏幕的反射增益值为1.5，经过计算，可以达到约335英尺朗伯的图像亮度。[Page]
由于此类系统暂时还未定义国家及行业标准，所以在此参考电影行业中需要满足12英尺朗伯的要求以及我们的工程经验可以得出，此系统的屏前亮度是符合使用需求的。
三. 系统基本功能
本系统可以实现如下几点基本功能：
1．通过融合处理器可以实现VGA信号和视频信号及网络信号的显示，并且通过网络实现与其他系统之间的信息交换与共享。高分辨率计算机数字信号和模拟信号在大屏幕上支持多屏图像拼接，画面可整屏显示，也可分屏显示，不受物理拼缝的限制，图像任意漫游、移动，图像可任意开窗口、放大、缩小。
2．通过融合处理器可以实现VGA信号和视频信号的采集输入。
3．支持各种信号源输入的汉字在大屏幕上的正确显示，屏间融合不会产生图形和文字错位现象。
4．通过控制计算机集中控制，各通道任何一路信号均可切换自如。并可根据用户需要制定多种常用显示模式，实现简单灵活的使用界面。操作员能够通过软件远程控制大屏幕的画面，并且可以远程开窗，运行应用程序；维护人员可以通过远程控制对投影系统进行远程维护。
5．本系统能保证每天工作24小时，一年365天连续稳定工作。
6．无论计算机运行软件是何种分辨率，系统均可自动适应，并以等分辨率显示，与大屏幕投影墙的分辨率无关。
7．系统具备有二次开发功能，提供后续开发软件环境，使用户可以维护软件、开发新的应用软件等，满足功能扩展的要求。
8．通过控制管理软件的模拟窗口，操作人员可在工作站显示器上看到虚拟的大屏幕的拼接界面，以便操作人员不必看大屏幕就能完成对大屏幕上的应用窗口的大小、显示位置等参数进行操控，方便用户操作控制。
四. 系统主要技术指标
整个投影显示系统中投影机是影响整体投影显示效果的显示核心，而边缘融合处理器是整个系统中的控制核心，如何在满足用户需求的情况下尽量选用性价比最高的产品，是我们系统设计过程中重点考虑的问题。因此，我们推荐用户使用的系统具有以下参数指标，以供用户评审：
A. 系统运行寿命
◆ 融合处理器使用寿命>10年
◆ 可以支持24小时开机
◆ 平均无故障时间（MTBF）>30,000小时
B. 系统可靠性和可用性
◆ 整个显示系统的设计考虑到用户系统需要长时间运行，因此我们所提供的设备可保证每天24小时、365天连续稳定运行；整个系统的平均无故障时间（MTBF）>30,000小时，确保了系统运行的可靠和稳定。
◆ 我们方案中所设计的系统不但考虑到系统的扩展性，也考虑到系统每个设备充分发挥其功效，我们所推荐的显示系统的可用率：>99.9％
C. 系统响应时间
在大屏幕上操作的响应时间一般受到各方面因素的影响：
1）融合处理器硬件性能
2）用户传输数据的大小
3）用户传输数据源的格式
4）用户信号传输显示的方式不同：VGA、视频、网络等等显示响应速率分析：
◆ 用户通过本地机运行应用系统，由于系统在本地运行，由融合处理器CPU和总线直接计算和传输，因此除了受到用户信号传输的阻滞之外无明显延迟，通常出现的延迟时间在0.1秒之内；
◆ 用户在人机工作站上操作系统，通常主要受到网络传输速率和用户所需显示的图像格式影响较大；一般情况下，用户需要在投影墙上显示位图所占用的时间相对矢量图较大，位图的大小直接影响了在大屏幕上的显示刷新速度；同时，用户的信号传输阻滞现象也会影响图像的显示响应；[Page]
◆ 通过控制器上的VGA信号显示一般受到融合处理器性能影响较大，JEC的VGA处理模块采用其专有技术的DMA芯片，从硬件上对VGA信号进行采集、放大处理，具有刷新速度快、VGA实时和还原性好等特点，是目前世界上功能极强的融合处理器。
◆ 对于人机工作站上的操作在大屏幕上的响应主要受到网络和显示内容大小的影响，根据不同的外界环境，其响应速度也相应的发生变化；
◆ 通过用户的网络传输的信号，在大屏幕上的数据刷新时间相比在人机工作站上的刷新时间，通常无明显延迟现象，延迟时间一般小于0.1秒。
D. 系统显示参数
◆ 屏幕解像力：100线/毫米；
◆ 屏幕亮度均匀性：大于90%；
◆ 投影距离：可根据需求更换投影镜头，从而满足投影距离的要求；
◆ 画面变形：通过几何校正功能可以达到画面完全无变形；
◆ 屏前对比度：环境亮度在200到300勒克斯时，屏前对比度在9.0:1到13.0:1之间；
◆ 屏前亮度：约335英尺朗伯；
◆ 颜色会聚：满足在直径为通道宽度80%的圆内优于4弧分，在其他区域优于6弧分；
◆ 视场角：可视角至少满足180°的观看需求。