【摘要】阐述多通道显示融合技术的运算处理方式，即硬件融合与软件融合，探讨多通道显示融合技术在实际中的应用与发展。 【关键词】多通道显示融合技术应用发展
近年来，计算机显示技术及多通道投影显示边缘融合技术的发展，给一些需要超大屏幕、超高分辨率展示及曲面投影显示的专业应用领域提供了方便，如北京奥运会“鸟巢”顶部环形大屏幕，上海世界博览会各场馆的特展示、交通实时监控管制、气象云图观测，以及广泛应用于飞行模拟、铁路机车、特种车辆、航行船舶、汽车驾驶员培训等的模拟训练系统。多通道显示融合技术就是将相邻画面的重叠部分进行拼接融合处理，使其亮度、对比度、彩保持协调一致，并保证相邻画面边缘对齐无重叠，将整个屏幕完全融为一体，满足超大画面，超高分辨率无缝显示的需求。 一、多通道显示融合技术的运算处理方式
多通道显示融合技术与早期的三维图形加速技术分软件加速、硬件加速一样，根据所采用的运算处理方式分为硬件融合与软件融合两种。硬件融合即采用专业的边缘融合处理器，全硬件实时运算处理架构，可对任意视频源进行多通道显示边缘融合拼接、像素点对点显示输出，不占用任何其他设备处理资源，无需额外添置计算机，且硬件具备可编程机制，可自适应不同投影设备和投影环境的要求，具有非常
画面拼接强的使用灵活性，安装调试无需专业人员，具备融合画面快速调节功能。硬件融合处理整体架构可靠性非常高，开关机过程迅速，通电即能工作，可达到“即插即用”的标准，但硬件融合架构成本非常高，限制了它的使用范围，通常都应用于专业领域。
软件融合技术则是利用计算机的处理资源应用投影融合软件结合多头显示输出显卡的功能实现视频源的多通道融合显示输出，即完全由软件进行融合处理，特点是成本低廉，只需配置一台具备视频采集和多头显示输出功能的计算机即可。受限于融合软件的研发水平，软件融合对不同投影设备、投影使用环境的自适应能力相对较差，且需要专业的调试人员进行设备调试，边缘融合输出效果较硬件融合架构略差。软件融合虽然效果上略逊于专业的硬件融合，但由于成本低廉，因而应用范围非常广。
软件融合的系统主要由通用计算机平台及相应的投影融合控制软件组成。其中通用计算机平台为一台高性能的计算机，配置有高像素、高带宽视频采集卡及支持多通道显示输出的图形加速显示卡，为实现边缘融合软件的实时运算处理，CPU至少采用四核处理器，内存容量不低于4GB。考虑到系统工作过程的稳定性，计算机电源、主板、硬盘等的配置都以高可靠性为前提。投影设备至少配置3台，且尽量采用同一品牌、同一型号以减少不同品牌型号之间产生的匹配问题。软件融合的工作原理是通过视频采集卡将视频信号输入融合计算机，再由投影融合软件将视频图像经过曲面几何校正、画面比例调整、融
合带生成以及图像拼接消融等运算处理后将图像划分为多个通道从不同的投影机投影至幕布以构建融合统一、彩均匀、无变形失真的画面，完美实现高分辨率、无缝拼接的大视景。
二、多通道显示融合技术的应用
目前融合投影技术的应用除最常见的高清影院、广告展示外，已开始向其他领域发展，如高铁机车乘务员培训、多媒体娱乐甚至军事训练等。经过近年来的发展，虽然铁路机车模拟驾驶教学已由最初的事先录制好机车驾驶室运行视频并通过对视频播放速度的控制达到模拟机车驾驶的简单教学向基于计算机虚拟仿真和传感技术的新型机车模拟驾驶系统过渡，但此类系统仅有一个投影通道，画面的尺寸相对较小，虽然可显示基本的机车运行信息，但显示的画面内容还是比较单一。随着铁路多次大提速和动车组的迅速普及，特别是京沪、京广、哈大等高速铁路的开通运营，此类单通道显示模拟教学设备无法满足新时代高速铁路发展的要求，因此基于多通道显示投影技术的新型高速动车组机车模拟驾驶系统应运而生。
多通道显示高速动车组机车模拟驾驶系统组成包括1∶1模拟驾驶操纵台，视景生成计算机，三通道投影融合机，其中融合机即为软件融合系统。视景计算机将驾驶视景实时运算生成后输送给融合机，融合机通过采集卡获得视景画面后经过投影融合软件转换为三通道投影画面，最后由三台同型号的投影机投射至120度的环形幕布实现无缝超宽、高分辨率画面显示，具备身临其境的效果。得益于宽大的画面，
可显示的机车运行信息更加丰富，模拟机车运行状态更接近于真实环境，对培训人员从模拟设备平稳过渡到真实车辆的操纵更加有利。除一些专业应用需要显示融合技术之外，多媒体娱乐领域也通过显示融合技术将更真实刺激的娱乐体验带给人们，如最常见也是最流行的第一人称射击类电脑游戏（FPS）。FPS简单来说就是以游戏玩家的主观视角来进行射击游戏。玩家们不需要像其他游戏那样操纵屏幕中的虚拟人物来进行游戏，而是身临其境地感受游戏带来的强烈视觉冲击，大大增强了游戏的真实感。随着计算机硬件的逐步发展，特别是显示融合技术的出现以及多通道环绕音响的应用，第一人称射击类游戏提供了更加丰富的视觉体验和更生动的音效。在普通的游戏环境下，只有单一的一台显示器，玩家能够观察到游戏画面只有视线前方左右20度范围内的情况，如敌人或者怪物，假如在此范围之外出现情况，玩家必须上下左右晃动鼠标才能观察到，这不符合人眼的观察特性。假如使用多通道显示融合技术则不仅可将视线范围拓宽到左右45度甚至更宽，更可将视线向空间上下延伸，这样玩家不需要晃动鼠标即可将前方情况一览无余，视野更加开阔，如再配合7.1声道的环绕音响，带来的游戏体验将更加真实刺激。应用多通道显示融合技术的FPS电脑游戏软件经过定制改进同样可用于军事训练中，根据美国《国家防务》杂志的报道，美国陆军和海军已计划将类似的培训设备投入到士兵的训练中，合同预算达几亿人民币。在利比亚战争和阿富汗战争中大放异彩，目前美国陆军空军装备数量最多的无人驾驶飞机“全球鹰”、“掠食者”的远程地面控制系统中也有应用显示融合技
术的大屏幕用于飞行员遥控操作时对前方战场的有效观察与高效攻击，足可见该技术的应用前景非常之广阔。
三、多通道显示融合技术的发展
不管是硬件融合还是软件融合在视频源之后都少不了一套融合设备，有没有更简单成本更低廉的融合系统解决方案呢？美国Nvidia公司的nvidiasurround技术和AMD公司的Eyefinity多头显示技术就是解决方案中的代表。nvidiasurround技术是应用两块相同的图形卡通过SLI（允许多个图形卡同时工作而获得更高性能）的方式连接起来，利用三台分辨率相同的显示器将画面分布开来，实现显示融合的效果。Nvidia公司的解决方案目前来看还不够成熟，存在须配置两块图形卡且支持SLI技术的主机、仅支持三台显示终端、配置安装较为烦琐、成本较高等缺点。相对于Nvidia公司的方案，AMD公司的Eyefinity技术则简单实用多了，除投影机、显示器等显示终端外，仅需配置支持Eyefinity技术的图形加速卡即可，因为支持Eyefinity技术的图形卡最少支持三通道显示输出，可通过图形卡驱动程序里的多画面边缘融合功能简单拼接，实现大屏幕输出，因此无须单独配置融合设备。如果将两块相同的图形卡配置于支持CrossFire技术（类似于SLI技术）的主机中可实现六个屏幕的显示融合输出。目前支持Eyefinity技术的图形卡最便宜的只需200多元，组建简易的三通道融合系统成本非常低廉，但效果还是不能与单独配置融合系统相提并论，仅仅是简单应用而已。相信在不久的将来，随着计算机显示技术
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