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  • 探索投影技術(shù)——球幕投影的原理-晟跡創(chuàng)意

    球幕投影是一種創(chuàng)意投影表現(xiàn)方式,這是一個(gè)非常魔幻的球體,利用在曲面上實(shí)現(xiàn)大尺寸圖像內(nèi)容的無縫拼接技術(shù),實(shí)現(xiàn)特殊曲面甚至球面的全景影像,給用戶先進(jìn)的科技體驗(yàn),這種投射形式技術(shù)難,要求很高,屬于較為高端的投影技術(shù)。

      球幕投影,是一種創(chuàng)意的表現(xiàn)方式,也是一種新興的展示技術(shù)。它打破了以往投影圖像只能是平面規(guī)則圖形的局限。利用多通道邊緣融合軟件,在曲面上實(shí)現(xiàn)大尺寸圖像的拼接和糾正,剔除投影畫面在曲面上的變形,形成特殊曲面乃至球面的全景影像,簡(jiǎn)單的來說就是使用一臺(tái)或者多臺(tái)投影機(jī),在一個(gè)球形的屏幕上投影出完整連續(xù)畫面,表現(xiàn)為高分辨率、360度視角的顯示效果,給觀眾帶來美妙絕倫的夢(mèng)幻體驗(yàn)。

    球幕投影.jpg

    (球幕投影)

      球幕投影可以分為以下四種原理:


      球幕投影原理一:球幕投影坐標(biāo)


      球幕投影技術(shù)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來制作360度球幕虛擬場(chǎng)景。由于球幕投影的內(nèi)容要做到對(duì)大視角(超過180度)空間進(jìn)行全面的顯示。所以球幕系統(tǒng)中使用的魚眼投影對(duì)球面,特別是虛擬球體時(shí)要能產(chǎn)生立體沉浸效果。在計(jì)算機(jī)圖形繪制中,魚眼投影通常有兩種情況,正交魚眼圖像和等距魚眼圖像,前者會(huì)造成天頂處的拉伸和赤道處的壓縮,而后者則能夠?qū)崿F(xiàn)象素在球面上的平均分布。


      球幕投影原理二:經(jīng)緯映射圖像


      球面描述常用的方法是球面經(jīng)緯映射圖像。這種經(jīng)緯映射圖像方法雖然在繪圖學(xué)很少應(yīng)用,但是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中卻得到了廣泛的使用,因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)上存儲(chǔ)單位球是很困難的,把球面分成小片非常復(fù)雜。球面的經(jīng)緯映射圖像就是把單位球面上的點(diǎn)按經(jīng)緯度映射到一個(gè)矩形紋理圖像上的點(diǎn),經(jīng)度映射成矩形的水平坐標(biāo),緯度映射成垂直坐標(biāo),矩形的長(zhǎng)寬比為2:1,經(jīng)度從0到360度,緯度從-90到90度。這樣,球面極坐標(biāo)可以直接使用矩形紋理圖像的水平垂直坐標(biāo)。在這個(gè)紋理圖像中,明顯的變形就是水平方向的拉伸變形,在赤道上幾乎沒有拉伸變形,越接近南北極點(diǎn),變形就越厲害,幾乎拉伸到圖像的整個(gè)寬度。

    球幕投影.jpg

    (球幕投影)


      球幕投影原理三:球幕3D校正


      用球幕投影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真應(yīng)用時(shí),要將多個(gè)通道的3D虛擬場(chǎng)景顯示在球幕上,不同通道顯示的畫面要能夠拼接起來,而且拼接后的畫面要符合3D虛擬場(chǎng)景的空間坐標(biāo)關(guān)系。由于投影機(jī)安裝位置和觀眾觀看位置是不相同的,而且可能一套系統(tǒng)是由多個(gè)投影機(jī)組成。所以需要對(duì)不同投影機(jī)投影的畫面進(jìn)行3D幾何校正。一般來說,投影點(diǎn)和需要的眼點(diǎn)都可能在球幕內(nèi)的任意位置。如果投影點(diǎn)或觀察點(diǎn)任意一個(gè)沒有在球幕中心,則必須使用校正。校正一個(gè)點(diǎn)的過程相對(duì)直觀。


      球幕投影原理四:邊緣融合


      為了實(shí)現(xiàn)多臺(tái)投影機(jī)畫面的無縫拼接,需要實(shí)現(xiàn)不同投影機(jī)畫面之間的邊緣融合。在通過球幕幾何校正實(shí)現(xiàn)多個(gè)畫面的拼接后,需要計(jì)算各個(gè)通道圖像的重疊區(qū)域,再根據(jù)重疊區(qū)域的位置,計(jì)算出實(shí)際投影圖像的亮度衰減系數(shù)。


      球幕投影是一種創(chuàng)意投影表現(xiàn)方式,這是一個(gè)非常魔幻的球體,利用在曲面上實(shí)現(xiàn)大尺寸圖像內(nèi)容的無縫拼接技術(shù),實(shí)現(xiàn)特殊曲面甚至球面的全景影像,給用戶先進(jìn)的科技體驗(yàn),這種投射形式技術(shù)難,要求很高,屬于較為高端的投影技術(shù)。


      球幕投影,是一種創(chuàng)意的表現(xiàn)方式,也是一種新興的展示技術(shù)。它打破了以往投影圖像只能是平面規(guī)則圖形的局限。利用多通道邊緣融合軟件,在曲面上實(shí)現(xiàn)大尺寸圖像的拼接和糾正,剔除投影畫面在曲面上的變形,形成特殊曲面乃至球面的全景影像,簡(jiǎn)單的來說就是使用一臺(tái)或者多臺(tái)投影機(jī),在一個(gè)球形的屏幕上投影出完整連續(xù)畫面,表現(xiàn)為高分辨率、360度視角的顯示效果,給觀眾帶來美妙絕倫的夢(mèng)幻體驗(yàn)。

    球幕投影.jpg

    (球幕投影)

      球幕投影可以分為以下四種原理:


      球幕投影原理一:球幕投影坐標(biāo)


      球幕投影技術(shù)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來制作360度球幕虛擬場(chǎng)景。由于球幕投影的內(nèi)容要做到對(duì)大視角(超過180度)空間進(jìn)行全面的顯示。所以球幕系統(tǒng)中使用的魚眼投影對(duì)球面,特別是虛擬球體時(shí)要能產(chǎn)生立體沉浸效果。在計(jì)算機(jī)圖形繪制中,魚眼投影通常有兩種情況,正交魚眼圖像和等距魚眼圖像,前者會(huì)造成天頂處的拉伸和赤道處的壓縮,而后者則能夠?qū)崿F(xiàn)象素在球面上的平均分布。


      球幕投影原理二:經(jīng)緯映射圖像


      球面描述常用的方法是球面經(jīng)緯映射圖像。這種經(jīng)緯映射圖像方法雖然在繪圖學(xué)很少應(yīng)用,但是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中卻得到了廣泛的使用,因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)上存儲(chǔ)單位球是很困難的,把球面分成小片非常復(fù)雜。球面的經(jīng)緯映射圖像就是把單位球面上的點(diǎn)按經(jīng)緯度映射到一個(gè)矩形紋理圖像上的點(diǎn),經(jīng)度映射成矩形的水平坐標(biāo),緯度映射成垂直坐標(biāo),矩形的長(zhǎng)寬比為2:1,經(jīng)度從0到360度,緯度從-90到90度。這樣,球面極坐標(biāo)可以直接使用矩形紋理圖像的水平垂直坐標(biāo)。在這個(gè)紋理圖像中,明顯的變形就是水平方向的拉伸變形,在赤道上幾乎沒有拉伸變形,越接近南北極點(diǎn),變形就越厲害,幾乎拉伸到圖像的整個(gè)寬度。

    球幕投影.jpg

    (球幕投影)


      球幕投影原理三:球幕3D校正


      用球幕投影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真應(yīng)用時(shí),要將多個(gè)通道的3D虛擬場(chǎng)景顯示在球幕上,不同通道顯示的畫面要能夠拼接起來,而且拼接后的畫面要符合3D虛擬場(chǎng)景的空間坐標(biāo)關(guān)系。由于投影機(jī)安裝位置和觀眾觀看位置是不相同的,而且可能一套系統(tǒng)是由多個(gè)投影機(jī)組成。所以需要對(duì)不同投影機(jī)投影的畫面進(jìn)行3D幾何校正。一般來說,投影點(diǎn)和需要的眼點(diǎn)都可能在球幕內(nèi)的任意位置。如果投影點(diǎn)或觀察點(diǎn)任意一個(gè)沒有在球幕中心,則必須使用校正。校正一個(gè)點(diǎn)的過程相對(duì)直觀。


      球幕投影原理四:邊緣融合


      為了實(shí)現(xiàn)多臺(tái)投影機(jī)畫面的無縫拼接,需要實(shí)現(xiàn)不同投影機(jī)畫面之間的邊緣融合。在通過球幕幾何校正實(shí)現(xiàn)多個(gè)畫面的拼接后,需要計(jì)算各個(gè)通道圖像的重疊區(qū)域,再根據(jù)重疊區(qū)域的位置,計(jì)算出實(shí)際投影圖像的亮度衰減系數(shù)。


      球幕投影是一種創(chuàng)意投影表現(xiàn)方式,這是一個(gè)非常魔幻的球體,利用在曲面上實(shí)現(xiàn)大尺寸圖像內(nèi)容的無縫拼接技術(shù),實(shí)現(xiàn)特殊曲面甚至球面的全景影像,給用戶先進(jìn)的科技體驗(yàn),這種投射形式技術(shù)難,要求很高,屬于較為高端的投影技術(shù)。


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