楊鴻雁

摘 要 隨著民機(jī)發(fā)展規(guī)模增加，需要充分利用虛擬演示系統(tǒng)，提高研制評(píng)估水平。目前大屏幕顯示系統(tǒng)以顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，得到廣泛應(yīng)用。文章根據(jù)民機(jī)實(shí)際研制情況，建立了一套大屏幕系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)應(yīng)用。大屏幕系統(tǒng)與工程渲染軟件綜合應(yīng)用，形成了民機(jī)研制評(píng)估、輔助分析的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，對(duì)提高民機(jī)研制評(píng)估和整體形象展示水平有重要意義。

關(guān)鍵詞 民機(jī)；大屏幕系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：V2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0067-01

隨著民機(jī)研制的不斷發(fā)展，數(shù)模和應(yīng)用系統(tǒng)快速增多，需要通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)集中演示，綜合應(yīng)用分析，對(duì)顯示系統(tǒng)提出了更高的要求。

近年，具有高分辨率顯示、色彩均勻穩(wěn)定的大屏幕系統(tǒng)，作為多種類(lèi)型信號(hào)（計(jì)算機(jī)、視頻、網(wǎng)絡(luò)）的集中顯示終端，被廣泛應(yīng)用于政府、通信、電力、軍隊(duì)指揮機(jī)構(gòu)，監(jiān)控、網(wǎng)管、指揮、調(diào)度、會(huì)議及公共場(chǎng)所等領(lǐng)域[1]，在民機(jī)研制初期、中期及末期的評(píng)審方面發(fā)揮著重要作用。本文根據(jù)民機(jī)研制需求，建設(shè)大屏幕系統(tǒng)，為民機(jī)研制評(píng)估提供統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)。

1 大屏幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 大屏幕技術(shù)簡(jiǎn)介

根據(jù)顯示屏幕數(shù)量，大屏幕圖像顯示方式主要有單屏顯示和多屏顯示。單屏幕顯示尺寸超過(guò)23in（1in=2.54 cm）時(shí)，可稱(chēng)為大屏幕[2]。多個(gè)投影機(jī)一起工作，利用融合器的邊緣融合等功能，共同完成一幅無(wú)分割、可任意尺寸顯示的完整畫(huà)面；與其他大屏顯示方式相比，具有更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率及更具沖擊力和臨場(chǎng)感的視覺(jué)效果。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合大屏幕系統(tǒng)，依托民機(jī)研制管理交互工作環(huán)境，滿足現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估、技術(shù)培訓(xùn)、專(zhuān)題交流等業(yè)務(wù)發(fā)展需要。 通用大屏幕虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要分為五大部分：投影顯示系統(tǒng)、圖形工作站集群系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和虛擬外設(shè)五部分。各部分大致構(gòu)成如下。

1）投影顯示系統(tǒng)—主要由3臺(tái)超高清仿真專(zhuān)用主動(dòng)立體投影機(jī)、整體正投屏幕、立體同步矩陣、多畫(huà)面控制器、主動(dòng)立體眼鏡、紅外發(fā)射器等設(shè)備構(gòu)成。

2）圖形工作站集群系統(tǒng)—共由4臺(tái)圖形共作站組成，用戶(hù)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件及其他所需的應(yīng)用軟件在圖形共組站集群系統(tǒng)中運(yùn)行，其中1臺(tái)作為主控節(jié)點(diǎn)，3臺(tái)作為渲染節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間采用高速40GB infiniband網(wǎng)絡(luò)連接，保證集群系統(tǒng)在運(yùn)行仿真程序時(shí)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

3）中央控制系統(tǒng)—主要由中控觸摸屏、中控主機(jī)、無(wú)線接收機(jī)等中央控制設(shè)備組成。通過(guò)觸摸屏能方便實(shí)現(xiàn)對(duì)投影機(jī)、矩陣、多屏控制器等的控制，使操作變得簡(jiǎn)單方便。同時(shí)還可以根據(jù)用戶(hù)需要，現(xiàn)場(chǎng)編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)多屏控制器投影腳步的調(diào)用、投影機(jī)信號(hào)類(lèi)型及投影模式的調(diào)用等其他控制。

4）虛擬外設(shè)—人機(jī)交互設(shè)備主要包括無(wú)線式交互設(shè)備、觸摸式便攜交互設(shè)備、立體圖像采集設(shè)備和體感捕捉Kinect。通過(guò)軟硬件配合，讓操作者與虛擬現(xiàn)實(shí)圖像間進(jìn)行互動(dòng)，使操作人員能夠沉浸于當(dāng)前的虛擬環(huán)境當(dāng)中。

1.3 系統(tǒng)投影方式設(shè)計(jì)

為了使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并保證系統(tǒng)有一定的容錯(cuò)性和應(yīng)急處理能力，我們可以在投影機(jī)中預(yù)存幾種不同的投影顯示模式，以供不同情況下調(diào)用，所以要求投影機(jī)也必須具備快速調(diào)用和存儲(chǔ)多個(gè)融合及幾何校正文件的能力。根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際使用需求，投影顯示方式主要分為以下三種應(yīng)用：分布式投影模式、單節(jié)點(diǎn)投影模式K/D、多畫(huà)面顯示模式。

1）多畫(huà)面顯示模式。一般在協(xié)同工作、會(huì)議演示情況下，主要用作多畫(huà)面處理的投影模式。所有進(jìn)入多屏拼接控制器的信號(hào)，經(jīng)控制器處理后分成3路輸出，經(jīng)傳輸給投影機(jī)，并產(chǎn)生融合區(qū)，融合區(qū)大小根據(jù)設(shè)計(jì)要求在控制器中調(diào)整，利用投影機(jī)進(jìn)行融合校正處理；多屏拼接控制器的輸入信號(hào)源有4路DVI信號(hào)以及4路video信號(hào)，所有這些信號(hào)都可同時(shí)在大屏上顯示，且任意一路信號(hào)都可以在大屏的任意位置以任意窗口大小顯示。各信號(hào)源窗口可以按照投標(biāo)方的使用要求進(jìn)行排列并生成腳本文件，使用時(shí)通過(guò)控制器的客戶(hù)端或者利用中控直接調(diào)用腳本文件即可。

2）分布式仿真投影模式。一般在計(jì)算仿真、工程仿真的投影展示時(shí)，需要使用仿真投影模式。仿真投影模式是利用3臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行渲染，在大屏幕上顯示一副完整的視景畫(huà)面。信號(hào)源直接從計(jì)算機(jī)經(jīng)DVI雙鏈路傳輸?shù)酵队皺C(jī)，進(jìn)行立體或非立體的仿真投影展示。該種顯示模式是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件產(chǎn)生融合區(qū)，利用投影機(jī)進(jìn)行邊緣融合及幾何校正處理，在大屏幕上投影顯示一副完整的仿真畫(huà)面。

3）單節(jié)點(diǎn)投影模式。一般在需要進(jìn)行全屏的PPT演示匯報(bào)或顯示歡迎詞投影顯示時(shí)，采用單節(jié)點(diǎn)投影模式。

在本方案中，工作站K通過(guò)配備K5000顯卡來(lái)產(chǎn)生重疊區(qū)，當(dāng)用戶(hù)需要在圖形工作站集群中運(yùn)行VIRTOOLS、RTT、DELIMA V5等應(yīng)用軟件時(shí)，需要120 Hz主動(dòng)式立體輸出，進(jìn)行高速畫(huà)面的仿真展示，如果數(shù)據(jù)處理量不是很大，也可以采用單節(jié)點(diǎn)渲染的仿真投影模式。

綜合以上分析，如果采用這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備選型，可以最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)的作用，又能滿足用戶(hù)的各種投影顯示需求，保證系統(tǒng)有一定的容錯(cuò)性和可擴(kuò)充性，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2 結(jié)論

根據(jù)民機(jī)研制的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)建立大屏幕系統(tǒng)，集高分辨率顯示、三維展示、交互、等功能，利于民機(jī)研制過(guò)程全局分析。采用虛擬機(jī)技術(shù)形成民機(jī)研制評(píng)估、輔助分析的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提高民機(jī)研制水平以及民機(jī)形象演示水平。

基金項(xiàng)目

飛機(jī)動(dòng)強(qiáng)度可視化仿真技術(shù)研究-北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)

參考文獻(xiàn)

[1]浦廷民.大屏幕顯示系統(tǒng)的應(yīng)用與分析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2011，5（3）：100-103.

[2]盧曉勇，周松，蘇旺.大屏幕顯示技術(shù)及在指揮控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2010，1（2）：34-38.endprint