投影技术的分析与应用

投影技术的分析与应用（共9篇）

投影技术的分析与应用 篇1

随着智慧校园的建设与学校基础教育平台的完善,信息技术与教学的深度融合在各学科的研究中有了更加精细化的发展。本文基于移动互联网、物联网和应用软件,结合教师自身特点,以“同屏投影展示空间”为支撑,对地理教学的课堂模式进行了探索。

●研究背景

1.地理教学中存在的问题

地理空间能力是地理学科学习过程中的核心能力之一,也是空间能力的重要组成部分,但培养学生的地理空间能力在中学阶段较为欠缺。

首先,地理空间思维具有一定的形象性,学习内容的空间尺度超出学生可接触的范围以后,教师只能够通过地图、景观图或多媒体软件为学生提供素材,素材依然以平面素材为主。在实践应用中,地理空间思维还包括空间综合关联性的应用,而平面素材难以充分地展现出地理事物之间的空间位置关系,学生在课堂上的体验程度不高。

其次,在数字化校园建设过程中,各学校基本以安装多媒体教学平台为主,多媒体教学平台基于计算机、投影、电子白板等硬件设备,仅能提供音频、视频和电脑屏幕的输出,对可感性强、体验性强的应用软件无法支持。

最后,在不断发展的移动终端应用市场中,逐渐出现很多对地理教学有帮助的应用软件和素材。为了使用这些移动终端上的素材,教师需要预先通过截图、剪辑视频、制作课件等传统方式对教学资源进行转化,这使得教师在整理教学素材方面花费了大量时间,降低了工作效率。

2.案例产生

地理学科知识来源于生活,丰富多彩的地理事物及其之间的联系是地理学科的基本学习内容,教师在进行备课的过程中对素材的丰富度要求较高。常用素材形式多为视频、照片和文字,但在电脑端或移动终端的应用软件资源上,也能发现不少能够服务于地理教学的应用软件,它们结合移动终端内置的罗盘功能、GPS定位功能和多点触摸屏幕,为使用者提供一个可感性强、体验性强的三维视角。另外,不少的软件还应用全景相机的技术,为使用者提供一个真实的、全方位的、数据量大的三维景观,让其有身临其境的感觉。

虽然应用软件资源如此丰富,但在数字化校园里课室配备的多媒体平台却不足以支撑这样的应用软件。而同屏投影技术的使用能为丰富的三维视角应用软件和课堂教学展示搭建一座桥梁,使得地理教学素材的来源更加丰富,学生的课堂学习体验更加深刻。

3.技术支撑说明

(1)同屏投影技术简介

同屏投影技术是物联网发展过程中的一个产物,在支持多种同屏镜像协议的情况下,通过移动终端上的小屏复制大屏功能,把移动终端上的设备屏幕通过无线网络在投影仪、高清电视上进行输出,从而使更多的人能够共享移动终端上屏幕的内容。

在高效利用现有设备,不影响原有使用过程的基础上,在课室的多媒体平台上添加同屏投影设备。教师自带移动终端设备并通过无线网络连接同屏设备,转换输入信号即可在原有投影仪上输出移动终端屏幕映像,展示移动终端上的内容。

(2)surface平板电脑的应用和应用系统的选择

针对专业性较强的应用软件(如Google earth等),一般选择使用surface平板电脑,这样可以在使用中随意转换电脑模式和平板模式。在电脑模式的使用过程中,教师不需要重新使用一个系统;转换为平板模式后,教师可以在Windows的应用商店中,选择能辅助教学的应用软件。

针对生活性比较强的应用软件(如腾讯地图、星图等),一般选择用ios系统或安卓系统的移动终端设备,教师可以直接在自己的手机上或平板电脑中完成相关的应用软件下载和展示,投入成本和推广难度较低。相对于Windows的平板电脑来说,ios和安卓系统应用商店中的应用软件资源会更加丰富,也更容易应用在生活中。

(3)应用软件探索

作为地理教师,要时时留心生活、发现生活和热爱生活。从备课的角度来说,教师需要拓宽备课素材的来源思路,针对课题所属的知识板块进行划分,并根据课标的具体要求进行深入解读,了解课题中希望培养学生哪些方面的地理学科能力,再在应用软件市场上进行资源的搜索。

●典型案例

在“同屏投影展示空间”试点的支撑下,基于同屏投影技术下三维视角应用软件与地理教学的融合,考虑自然地理和人文地理的学习内容、课堂教师应用和课外学生应用、常规课堂和课外社团活动呈现等多个方面,选取以下三个实例进行具体说明。

1.“Google earth”在自然地理教学中的应用

Google earth是一款让人感叹的应用软件,是地理教学中最早被深入挖掘应用功能的软件。随着功能不断更新,它提供的已经不仅仅是一个可“触摸”的地球,还可以带领使用者在时空中游走。该软件带来了丰富的地理知识,在屏幕上可以从外太空的视角一直深入到地表中具体的街道,可以找到不同自然地理事物和人文地理事物的位置,把GPS路线可视化并模拟飞行在其上空的过程,也可以潜入海洋,还可以在3D的模式中俯瞰各个城市,借助历史地图和遥感数据的重叠进行分析。

教学情境一:地球是个球体——地平面是个曲面?

平板呈现:Google earth中直接呈现出地球的形状。

学生活动:指尖触摸屏幕移动三维视角的地球,进一步感受地球形状。

学生提问:我们站在地面上如何感受出地平面是个曲面?

平板呈现:Google earth利用飞行模式的功能,进一步让学生触摸屏幕模拟出在地平面快速飞行时,先看到一栋高楼的楼顶,然后才看到高楼的全貌的经过。

教学情境二:山体的不同部位——山脊和山谷如何区分?

平板呈现:Google earth在青藏高原上飞越了高山。

学生活动:触摸平板使镜头落在青藏高原的某一座山上,推近镜头落到山麓,提高视角观看冰川或河流的形状。利用水往低处流的特征明确冰川河流的位置就是山谷的位置。

教学情境三:找到海沟的位置帮助理解六大板块。

平板呈现:Google earth在马里亚纳海沟附近的镜头,感受颜色代表的海水深度,从而确定马里亚纳海沟的位置。

学生活动:对照书本六大板块的示意图,结合马里亚纳海沟的深度,触摸Google earth推近镜头感受颜色的变化,寻找其他海沟和六大板块之间的关系。同时,巩固海洋深度的概念,回顾海拔高度的阅读方式。

设计意图:结合湘教版七年级上册第二章《地球的面貌》中的学习内容,利用surface平板电脑的多点触控屏技术支撑,让学生体验外太空看地球的感受。Google earth软件能够清晰地呈现出世界的海陆分布,学生通过遥感地图的颜色能清晰地判别地形的类型,在视觉和听觉体验的基础上,提升触觉体验,增强对方位的认识。

2.“腾讯地图”在区域地理教学中的应用

腾讯地图是一款在电脑和移动终端上都可以很好呈现各种主题地图的应用软件,其中包含了基本导航使用的矢量化道路地图、3D模拟城市建筑物的地图、卫星地图和街景地图。在此基础上,它配合ios系统移动终端的内置罗盘功能,还能够在使用街景地图的过程中,实时判断使用者面向的方向。卫星地图可以宏观呈现出一个区域内的地理事物,而街景地图则基于全景相机技术的应用微观呈现出一个让人身临其境的景象。

教学情境:河流的冰封——两幅街景地图中的河流有可能是同一时间拍摄的吗?

平板同投:投影出珠江上广州华南大桥的景观和黄河上郑州桃花峪大桥上的景观。

教师提问:投影上的珠江和黄河上两座大桥的景观,腾讯地图上的景观是同一时间拍摄的吗?如果是,是什么季节拍摄的?如果不是,又是什么季节拍摄的?

学生活动:点击进入这两座大桥的街景地图进行体验和感受。

设计意图:针对腾讯地图的地区特点(不能详细显示其他国家),该应用软件在中国地理的学习中效果更佳。一方面,利用俯视和侧视两种视角可以让学生感受3D的景观;另一方面,学生结合罗盘功能,通过观察街景地图中的人文环境素材,可以从微观上学到很多主题地图无法呈现的内容,它是学生用于感受自己未曾到过的区域的一个良好载体。

3.“星图”在天文学生社团中的应用

星图是一款被誉为“口袋里的天文馆”的应用软件,功能很强大,适合学生在进行天文类社团活动中使用。它通过GPS定位系统技术,实时描绘出一个三维立体的宇宙状态,每一颗恒星和行星都能被点击呈现具体信息。结合移动终端内置罗盘功能,使用者只要转动移动终端方向,就能实时显示当前方向天空的景象,再结合指星笔,学生能够自主学习各种自然天体。

设计意图:在学生社团的活动中,自主学习应该是活动的基本常态。天文类的社团在开办的过程中会遇到不少问题,尤其是在设备的购买上。不少学校都在建设天文台,但投入资金较大,使用频率不高。星图这款软件可以使学生在日常的培训和自主学习中,以成本最低、覆盖范围最广、操作性最强的既经济实惠又便捷的方式来认识天体,并在操作的过程中,通过同屏投影技术与其他成员相互学习。

上述的三个案例,在使用者、使用地点和使用时间上,覆盖面都变得更广,虽然在这个过程中同屏投影技术只是一个呈现手段,但它把丰富多彩的应用软件资源带入了师生学习的空间中。

●总结与反思

1.从使用效果方面

三维视角应用软件在实际的操作中让人很容易感受空间内的实际情况,同屏投影下呈现出的动态能够引起学生强烈的学习兴趣和操作欲望。在这样的课堂氛围下,学生能够感受更有趣、更丰富的课堂。学生渴望在认真学习的情况下,获得操作平板的机会,其他学生也能够实时地看到展示学生的操作情况,加强了生生和师生之间的互动。

但是,一方面,由于平板电脑现在的配备数量以及同屏设备的输入端口转换还未能达到高效转换,因此学生在课上的实际操作时间相对较短。另一方面,由于很多学生刚开始接触三维视角的应用软件,还处于摸索使用的状态,操作时间上需要教师严格控制。

2.从学情方面

本案例的实验场所为初中,因此学生的地理学科素养还处于初始培养阶段,通过更多的实际景观增强学生体验,增加学生对地理事物的认识是非常重要的。学生的地理思维还没有完全形成,对多种地理事物还有较强的好奇心,在这样的学习状态下,如果学生能在课室中身临其境地感受世界,则更容易理解正在学习的内容。

3.从教师专业成长方面

同屏投影技术搭建了一座应用软件和课堂多媒体平台的桥梁,在信息技术的应用上对教师提出了更高的要求。教师在选择应用软件和寻找教学资源的过程中,促进了自身的专业发展。教师在选择应用软件的同时需要考虑课程标准和学生学科能力的培养,从而使应用软件更有针对性地服务于课堂。不浮于表面的应用软件进课堂是信息技术与地理教学深度融合的重要体现。教师也在此过程中,通过课后反思和总结提升,不断提高自身专业水平。

4.从地理学科素养培养方面

新的地理学科素养提及,学生需要具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,强调学生自主发展、合作参与和创新实践。在此要求下,学生的学习素材必定需要更加贴合生活、走向生活、用于生活,教师在课堂上应当引导学生从视觉、听觉甚至触觉的体验上获取知识,在应用软件的使用上跟上时代的潮流,充分发挥学生作为“数字土著”的基本学习能力。

5.从信息技术与教学深度融合方面

同屏投影技术在不改变原有设备和师生使用的情况下,已经锦上添花地为师生带来实在的便利。在同屏投影技术的支撑下,信息技术与教学深度融合体现在对应用软件的深挖程度上,对应用软件挖掘得越深、越透彻,课堂的内容就越多元化。其中,三维视角和内置罗盘功能的结合使得所有的体验都变得真实可信,同屏投影下的实时映像又能向学生展示操作的界面,解决了多媒体站台固定在一个位置的弊端,也改变了课堂中只能呈现平面视角素材的不足。

相信随着技术水平的提高,信息技术与教学深度融合还将进一步体现在学生小组互动学习、学生地理素养综合评价等多个方面。

●建议与展望

1.对应用软件的进一步探索

在资源搜索的过程中,有如下几点需要注意的事项:一是关注应用软件的数据来源,选择权威的应用软件设计公司,以保证展示课堂内容的科学性;二是关注应用软件的操作界面,在呈现同样内容的应用软件中,选择操作界面简单清晰、可视化程度高的应用软件,以保证课堂展示的清晰度和课堂效率;三是关注应用软件功能,不少的应用软件功能相当强大,一款应用软件可以有多个功能服务于教学,相反应用软件也可以用在课堂以外的教学环节,带领学生发现生活中的地理。

2.对学生空间能力素养的思考

本案例主要呈现出信息技术对地理教学的学科素养评价,尤其是在学生地理空间能力的培养上起到了举足轻重的作用。学生的空间能力是三大基本能力之一,它是数学、物理、化学、生物等学科,甚至艺术类学科都需要的一种能力。本案例能够对其他学科的教学起到一个启发的作用,学科教师可以在对学生空间能力要求较高的章节中,使用三维视角应用软件,给予学生更加深刻的体验。同时,随着全球定位系统的逐步普及,对学生的空间能力素养要求的提高,学生学会使用导航软件,获取电子地图信息的能力也是生活中的必备能力之一。

3.对信息技术与教学融合的启发

知识来源于生活,也要回归生活,“学以致用”是学生综合成长的重要体现。所以教师在教学过程中的素材应更多地来自于生活,移动互联网下的生活模式应更多地建立在移动终端APP上。在基础平台和优质网络环境下,只有秉承“授之以渔”的基本理念,寻觅学生所需,寻觅课程所需,才能真正实现信息技术与教育教学的深度融合,体现教育信息化的重要地位。

投影技术的分析与应用 篇2

杀手锏：4K+激光

面对市场上越来越多的4K产品，索尼同样具备无出其右的优势，完备的产品线涵盖从民用到商用的不同类别。依托独立的4K核心技术，索尼开发的4K产品包括摄像机、摄影机、电视、家庭影院投影机、院线及虚拟仿真4K投影机等设备，这些设备作为索尼4K战略的重要组成，可为用户创造一个从镜头到客厅，从内容制作到最终体验的完整4K世界。在激光技术领域，索尼开发的激光光源投影机具备超长的光源寿命，同时色彩优异画质出色，并具备远超普通光源的后期免维护、自由角度安装等优势。而索尼VPL-GTZ1投影机，更是融合了超短焦、4K和激光光源三项特色，为投影技术的未来发展提供了新的可能。

六大方案展示

本次索尼新技术与方案展系统地分为六大展区，包括“天文馆/科技馆高分辨率巨幕应用”、“主题公园/科技馆3D影院应用”、 “博物馆/专业画廊展示应用”、 “可视化娱乐与互动应用”、“主题公园球幕应用”和“多视窗演示系统应用”。各展区采用最具优势的索尼4K、激光和超短焦投影产品，现场整体明暗交汇，科技感十足。其打造的各个应用系统不仅视觉效果绚丽，同时也具备实际的可应用性，且已被国内外众多标杆项目所采用。

投影技术的分析与应用 篇3

12月5日, 工信部电子信息司在厦门市组织召开了家用投影技术与应用研讨会。工信部电子信息司、厦门市信息消费办等负责人参加了会议。

海尔、海信、雅图、红蝶科技、华录等10余家投影机生产企业围绕微型投影、短焦投影等家用投影的创新技术、创新产品以及创新应用, 进行了介绍和产品现场展示。中电科技集团电子三所、工信部电子四院等相关研究机构介绍了投影机产品检测、标准化等方面的情况。

研讨会围绕当前家用投影产业发展形势、面临的困难以及有关措施建议, 进行了广泛交流和深入研讨, 认为家用投影机行业需要加快技术创新, 精准产品定位, 以合作开放的态度共同培育消费市场。工信部电子信息司作为行业管理部门, 将重点推动投影产业链上下游联合合作, 突破光源、显示芯片、光学器件等核心关键环节, 引导投影机行业加快网络化、智能化、服务化转型升级, 促进信息消费增长。

投影技术的分析与应用 篇4

【关键词】 全息投影技术；使用价值；未来发展

【中图分类号】G64.23【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）07-00-01

全息投影技术是光学的重要组成部分，主要通过对光学原理的应用，利用相干光对物体进行二部成像。全息投影技术与普通照相技术最大区别在与相干性原理的应用，突出激光的作用。使物体对光产生振幅，并且将反射的相位记录到感光板上。这种利用物体对光进行的反射，并且全部记录的全新技术呈现的三维立体图像是全息投影技术的表现。

一、全息投影技术的使用价值

全息投影技术的应用具有广泛性的特点，能够被不同的领域进行应用。下面就对全息投影技术的使用价值进行分析。

1.全息显示

全息投影技术能够展现物体三维立体效果，这是全息投影技术最为重要的特点。全息投影技术能够将按照原物体的大小进行比例投影，这是全息投影技术发展迅速，越来越受到欢迎的重要原因。全息投影技术能够复制历史文物，清晰的展示历史文物原貌，呈现的效果远远超出照相的水平。同时能够使物体在远距离投射到近距离的全息底片中。按照不同距离要求进行分层观测，图像的呈现不会受到照片的限制。透射和反射全息、真彩色全息、像面全息等是全息显示最为常见的类型。其中投射全息采用的是激光呈现的方式，其他全息技术主要应用的是自光再现，而且是能够在自然环境中呈现三维立体效果。全息投影技术已经影响到了人们生活的发展，受到越来越多的人喜爱。将全息投影技术应用到照相艺术中能够展现多层次三维空间效果。这种效果更加具有艺术的观赏性，并且便于携带和保存。在商标、防伪标示等方面都得到广泛的应用。已经形成具有巨大经济效益的发展产业。

2.全息干涉计量

全息干涉计量主要是利用相干光束对系统进行的消除，保证系统误差能够降低到可以接受的范围之内。这种全息干涉计量对于光学元件的要求相对较高，需要配置精度较高的相干光束。全息干涉能够实现高精度的三维测量效果，对于表面较为粗糙的物体将会产生漫反射，分析测量波长数量。全息干涉计量能够对物体不同时期进行状态对比，探测物体在同一时段的所发生的变化状况。全息干涉计量是全息投影技术最为直接的体现，是现代计算机技术影响下产生的测量技术。具有快速、准确等特点。能够实时的呈现测量的结果。全息干涉计量主要应用于无损检测、等高线检测等领域。

3.复用技术

复用技术是全息投影技术中研究时间最早的技术。主要是通过对全息角度体积进行的选择，能够针对不同的信息页面进行的互不影响的叠加，这样能够在信息页面产生相对稳定的空间区域。对全息图进行的记录将采集到的物光进行夹角分析，同时利用激光波长进行固定。全息角度服用能够储存更多的全息图片，同时能够降低衍射效率。当干扰叠加产生的效果将会降低信噪。角度复用技术的应用能够影响储存量，因此要完善角度服用技术，降低噪声的产生。相编码复位技术主要是利用光波长与光束角度进行固定应用。这种应用技术是全息投影技术发展最为直接的体现。而位相编码一般使用确定性位相编码中的正交位相编码。因此，位相复用技术可以提高读出过程中全息图的衍射效率，增加读出数据的信噪比，并且可以使对存储数据的寻址通过改变光束的位相而不是改变光束的方向来实现，从而使寻址过程更快。由于全息图的再现对读出光的波长也十分敏感，所以波长复用也是全息光存储的主要复用方式之一。波长复用也是基于全息光存储所具有的布喇格角选择性，只是此时每幅存储的全息图是与一个特定的光源波长相对应，记录和读出过程中参考光和物光之间的夹角保持不变。

二、全息投影技术的未来发展

全息投影技术的发展具有重大的潜力意义。能够广泛的应用到工业、国防等领域。全息投影技术的应用能够产生巨大的经济效益，对于提升行业的社会效益具有重要的影响。全息投影技术现在处于发展阶段，随着科学技术的发展全息投影技术的使用价值进一步的提升。全息投影技术在发展的过程中应用到舞台演出中，新产品的应用在舞台表演中能够更加的展现艺术形式。舞台在呈现艺术的时候都需要采用新技术。传统舞台表现艺术主要通过幻灯机、画幕等，全新的全息投影技术将自动控制充分的应用到舞台技术中。全息投影技术能够充分的展示传统舞台表演艺术形式，丰富舞台表演的画面感，使表演的内容更加的真实，能够为观众展示震撼的效果。全息投影技术在舞台表演过程中的广泛应用，是舞台表演艺术形式丰富的新亮点。3D全息投影艺术是全息投影艺术的发展，推动了舞台、电视等形式的发展，受到越来越多的人关注。全息投影艺术在舞台表演中的展示需要创新相适应。并且要与表演的主题相适应。应用全新的艺术表现形式，才能够更好的为舞台表演服务。全新投影技术在未来发展的过程中具有更加广泛的应用意义。

三、结束语

全息投影技术被广泛的应用到各行业中，对于人们生活水平的提升发挥着重要的影响。现代工业与科学研究中全息投影技术的应用能够凸显自身的特殊优势。随着全息投影技术的不断完善，将会产生更多的全息产品应用到现代生活中，将会极大的改善人们的生产生活环境。全息投影技术在新时期将会产生更加重要的影响。

参考文献：

[1]王绪言.全息投影技术研究[J].数字技术与应用，2011，8，15

[2]黄建.3D全息投影技术发展应用[J].演艺科技，2015，1，25

[3]左言胜.光场的计算与相位恢复的方法研究[D].安徽大学硕士论文，2014.

投影技术的分析与应用 篇5

随着我国电视文化产业的发展, 相关的节目制作水平越来越发高, 从近几年各种电视节目的制作播出就可以了解到, 高清晰度数字电视节目越来越多, 制作水平越来越精良, 对电视制作技术人员提出了更高的要求, 特殊的视觉交效果需要特殊的电视制作设备与技术, 才能有效地处理细节, 突出重点, 得到好的视觉效果, 因此在实践操作过程中, 很多的特种技术设备和手段得到了应用, 多媒体数字特技灯的应用, 就是这一领域的体现。

多媒体数字特技投影系统简述

1. 多媒体的概念

何谓多媒体。多媒体是以数字技术为核心的AV (声音和图像) 和CC (计算机和通信) 融为一体的信息环境的总称, 在电视制作方面, 多媒体技术以其数字化综合处理的优势, 对传统的录、编、播制作方式产生了很大的冲击。

所谓特种电视制作设备, 就是区别于常规电视制作设备并且使用频率较少, 为某一特殊电视视觉效果而用到的电视制作设备, 比如多媒体数字特技系统。

2. 多媒体数字特技投影系统的组成

以最简单的多媒体数字特技投影系统为例, 其系统主要可以由以下设备组成:

两套科视 (CHRISTIE Roadster S+20K) 20000流明高清投影机 (配2.6-4.1:1长焦镜头) 、两套奥松 (AXON) DL2媒体服务器、两套轨道镜以及一台飞猪3调光台组成。

3.系统设备参数

科视投影

标称光亮度 (流明) :20000

最大分辨率 (dpi) :2048×1536

对比度:1800:1

有效扫描频段:水平:1 5-120kHz;垂直:23.97-150Hz

输入端子:R G B H V/Y p b P r, D V I-I-数字/模拟R G B/Y p b P r (HDCP) , SD/HD-SDI模块

2、AXON DL.2媒体服务器

具有一个总控效果图层

具有三个三维立体分图层

参数

控制协议:DMX512或Art-Net

视频接口:DVI, S-Video-mini-DIN, SDI-BNC

硬盘容量:250G

媒体文件类型:

图片:jpg、bmp、png、gif

视频动画:mpeg-2、m2v、mov

3、飞猪调光台

编程时采用相对数据记录, 以便于在不同的场所改变灯具时使用相同的程序, 从而节省编程时间;

具有标准的颜色盘拾色器和标准色纸, 对于具有CMY混色功能的灯具可以方便快捷而又准确地找到所要的颜色;

控台内置灯库中已存储大量的主要厂家的灯库文件, 可直接调用, 同时也具有灯库创建功能, 可以轻松方便地创建新的灯库;

系统应用实例

在我台的深圳跨年晚会中就用到了这一套多媒体数字投影系统, 在开场秀中, 深圳世界之窗的水上球型舞台高达20米, 宽为27米, 用一般的投影设备难以全部投满, 并且难以达到想要的效果。当时的设计是在距离球体大概60多米的距离的做两个14米高的灯光架, 灯光架上面是铺厚木板放置2台科视 (CHRISTIE Roadster S+20K) 20000流明高清投影机 (配2.6-4.1:1长焦镜头) , 并配置两套轨道镜, 两套奥松 (AXON) DL2媒体服务器以及一台飞猪3调光台放在技术区进行操作, 投影机与服务器之间用光收光发器进行连接。

在节目制作过程中, 需要对整个球型舞台表面进行投影, 因此需要对图像信号进行实时特技处理, 具体流和程如下:HDSDI信号源→AXON服务器→科视投影机, HOG 3PC调光台→地址路由器→轨道镜, HOG 3PC调光台→AXON服务器。

系统功能应用与分析

1.无缝拼接由两台科视投影和两台AXON媒体服务器, 一台飞猪系列的调光台可实现视频图像的无缝拼接, 包括1*2的水平无缝拼接或者垂直无缝拼接, 这样可以解决所要投射的面积过大等问题。本案例中水上球型舞台很大, 一台投影机无法全部投满, 所以每台机器投影一半, 两台服务器做无缝拼接, 最后所看到的效果为总体的视觉效果。

2.图像移动

系统在安装上轨道镜后, 可实现按设定轨道进行整个图像运动, 这样可以根据节目要求实现相应的节目视频效果。在此次演唱会的一个环节中, 一歌手在移动中, 系统实时跟踪投出效果图像在其身体上, 就是此功能实现的。

3. 图层特效处理

由于AXON媒体服务有一个总图层和三个分图层, 所以可以对同一个视频素材进行三个不同的特效处理, 并且同时在一个画面中呈现出来, 另外可以根据所要投射的物体的几何形状的不同进行相应的特效投射, 实现节目视觉上所要求的特效。球型舞台的投射就需要进行特效处理。在本地案例中, 将转播车所提供的实时HDSDI信号进行图层特效处理, 同一视频图像在服务器中分2个图层, 其中总图层做球面化特效处理, 使投出来的图像与球型舞台大小相合, 并且看上去如同粘贴在上面一样, 不会出现图像失真的现像, 分图层投出视频的内容。

4. 实时高标清信号编辑处理

媒体服务器在增加一张高标清SDI视频输入采集卡后, 可以实时进行标清图像的各种功能效果处理。在这次节目制作中, 歌手的身体投射内空来自己转播车上的信号, 实时通过采集卡进行输入后特效处理, 并实时投影在人的身体上。

结语

目前, 我国计算机多媒体技术发展很快, 在电视技术领域的使用更是日新月异, 更新速度非常快, 现在多媒体服务器已发展到可以实现对3D视频图像进行处理, 并且图层数量已大大增加, 有的已达到8个图层, 投影的技术也提到了更高的层次, 亮度高达35000流时的投影机已出现, 受使用环境的局限影响已相当小了, 并且系统模块化, 集约化越来越明显, 相信随着科学技术的发展, 多媒体数字特技技术将会应用得更广泛。

3D投影技术的研究和实验应用 篇6

同时该款投影仪还可以在博物馆中使用, 代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏。

1功能简介

“3D投影仪”利用光的折射、反射和衍射的原理, 将处理好的视频用投影仪或者i Pad等视频播放设备投射到接受设备上。金字塔形状的接收设备利用光反射和折射的原理将视频汇聚到金字塔的中心, 从而形成一个立体的视频。可以将这种技术应用于实验教学、科研探究、文物展出、广告宣传等众多领域, 使人们的视野从平面化走向立体化。

2“3D投影仪”的主要结构

设备整体结构如图1所示。

A.视频播放设备;B.金字塔形视频投放设备;C.支架

3“3D投影仪”的物理原理

3D全息投影技术是利用折射、反射和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术, 运用相干平面波照射纯相位全息图, 投影的图像是纯相位全息图所产生的夫琅禾费衍射图像的强度分布。对于投放的视频而言 (见图2) , 要从拍摄对象的前后左右4个角度同步拍摄, 然后利用视频处理软件将视频重新组合成同时有前、后、左、右4个面的视频源文件。在接收设备上每个面都相应接受对应面的视频, 然后利用光的衍射、折射和反射, 将各个面的视频合成为一个立体的像。因不同面的光到达人眼的距离不同, 会造成人眼看到视频的一个时间差, 使立体的图像具有一定的深度感。简而言之, 3D技术就是将预先拍摄好的视频处理成前后左右4个面的视频源, 然后利用接受设备使4个互相重叠的图像组合成一个立体图案来增加观看者的深度感, 因而使本来只有平面感的图像具有了立体感。

4“3D投影仪”的制作方法

(1) 裁剪4块等大的顶角为70.5度的等腰三角形有机玻璃板。 (2) 将有机玻璃板以与地面成45度角无缝粘合成金字塔形。 (3) 在有机玻璃板的外表面贴上全息膜 (单片全息膜的尺寸如图3所示) 。 (4) 在金字塔模型4个角落设计制作一个支架, 用于放置投影设备。

5“3D投影仪”的使用说明

(1) 预先拍摄好需要播放的4个面的视频, 并通过软件将视频按照一定的结构分布合成好; (2) 将投影设备架设好, 投影金字塔的顶点和投影设备的视屏中心尽量重合; (3) 调整投影设备的高度, 使图像尽量清晰生动; (4) 播放预先处理好的视频; (5) 仔细观察所需要观察的视频。 (6) 几何图形在视频中的分布情况如图4所示。

6相关拓展

通过对中学大学课堂的调查研究, 我们发现教师在一些教学过程中为了向学生传授某一方面知识, 会选择通过现场给同学们做演示实验的方式来加深印象。但是有时候一些实验是相当繁琐复杂的, 在现场操作的过程中由于外界因素的干扰、突发事件等, 增长计划了实验展示时间, 大大干扰到正常上课的进度。还有些实验的实验成果不明显, 使学生对实验所要传授的知识始终是一个模糊的概念, 无法上升到具体的理解。

该投影仪可以将预先拍摄的实验过程从多个角度投放出来, 不但可以避免现场实验时的意外状况的发生使实验不能成功而造成的学生对知识的不理解, 而且可以让学生从多个角度对实验进行观察, 使学生对实验的了解更加深刻和全面。

此外, 本设计在广告宣传和产品展览领域同样具有广阔的应用前景。本设计在博物馆中应用时, 可以代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏;在房地产展销时应用, 可以代替传统的沙盘, 可以把原本静态的楼盘模型加上动态的光影效果, 使顾客有更加直观生动的体验。

参考文献

[1]张毅.伪3D会让社会进步更快一些[J].数字生活, 2010 (5) .

DLPTM技术在投影机中的应用 篇7

DLPTM全称：Digital Light ProcessingTM，中文含义是数字光源处理技术，是德州仪器 (TI) 的版权所有。目前，DLPTM的投影技术已成为投影业界的热门话题，它是首次将数字技术的优点应用到动、静态的投影领域中。

DLPTM技术的核心是DMD，即Digital Micromirror Device，中文含义是数字微镜器件，是一种半导体芯片。它是TI公司Larry J.Hornbeck在1987年利用MOEM (Micro-OpticalElectro-Mechanical System，微光学电子机械系统)技术发明的。在光显领域，DMD是当前最复杂、最尖端的商业化MOEM产品，将引领光投影技术的未来发展方向。

如图1是一块完整的DMD半导体芯片，它的镜面是由一百三十多万个精微反射镜面组成的长方形阵列，每个镜面对应于投影画面中的一个光学象素，它能支持1280*1024的显示分辨率。

2 DMD的物理结构、工作原理

DMD的物理结构：

DMD精微反射镜面是一种整合的微机电上层结构电路单元 (MEMSsuperstructure cell) ，它是利用CMOS SRAM记忆晶胞所制成。DMD上层结构的制造是从完整CMOS内存电路开始，再透过光罩层的使用，制造出铝金属层和硬化光阻层 (hardened photoresist) 交替的上层结构，铝金属层包括地址电极 (address electrode) 、绞链 (hinge) 、轭 (yoke) 和反射镜，硬化光阻层则作为牺牲层 (sacrificial layer) ，用来形成两个空气间隙 (air gaps) 。铝金属会经过溅镀沉积 (sputter-deposited) 以及电浆蚀刻 (plasma-etched) 处理，牺牲层则会经过电浆去灰 (plasma-ashed) 处理，以便制造出层间的空气间隙(如图2)。

DMD工作原理：

每个微反射镜都能将光线从两个方向反射出去，实际反射方向则视底层记忆晶胞的状态而定;当记忆晶胞处于「ON」状态时，反射镜会旋转至+12度，若记忆晶胞处于「OFF」状态，反射镜会旋转至-12度。只要结合DMD以及适当光源和投影光学系统，反射镜就会把入射光反射进入或是离开投影镜头的透光孔，使得「ON」状态的反射镜看起来非常明亮，「OFF」状态的反射镜看起来就很黑暗(图3)。利用二位脉冲宽度调变可以得到灰阶效果，如果使用固定式或旋转式彩色滤镜，再搭配一颗或三颗DMD芯片，即可得到彩色显示效果。

DMD的输入是由电流代表的电子字符，输出则是光学字符，这种光调变或开关技术又称为二位脉冲宽度调变 (binary pulsewidth modulation) ，它会把8位字符送至DMD的每个数字光开关输入端，产生28或256个灰阶。最简单的地址序列 (address sequence) 是将可供使用的字符时间 (field time) 分成八个部份，再从最高有效位 (MSB) 到最低有效位 (LSB) ，依序在每个位时间使用一个地址序列。当整个光开关数组都被最高位寻址后，再将各个像素致能(重设)，使他们同时对最高有效位的状态(1或0)做出反应。在每个位时间，下个位会被加载内存数组，等到这个位时间结束时，这些像素会被重设，使它们同时对下个地址位做出反应。此过程会不断重复，直到所有的地址位都加载内存。

入射光进入光开关后，会被光开关切换或调变成为一群光包 (light bundles) ，然后再反射出来，光包时间则是由电子字符的个别位所决定。对于观察者来说，由于光包时间远小于眼睛的整合响应 (integration) 时间，因此他们将会看到固定亮度的光线。

3 DLPTM投影技术架构

DLPTTM投影系统分为单片DMD子系统和三片DMD子系统，采用哪一个方案由多项因素决定，包括成本、光源效率、功耗、重量和体积。其它部件还有：氙灯泡、光学镜片、投影镜头和信号处理电路。单芯片DLPTM子系统主要用于商用数据投影机、

绝大多数的家庭娱乐投影机以及大屏幕背投电视，它先利用一组聚光镜将灯泡发出的光线聚焦在穿透性色轮 (transmissive color wheel) (由红、绿、蓝群组成)，再利用第二组会聚透镜将通过色轮的R、G、B三基色光线均匀聚焦在DMD组件表面。

随着精微反射镜旋转状态的不同(+12度或-12度)，光线可能会反射进入投影镜头的透光孔 (ON) 或是离开投影镜头的透光孔 (OFF) (如图4)。精微反射镜反射光线的角度受视频信号控制，视频信号受数字光处理器DLPTM调制，把视频信号调制成等幅的脉

宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制精微反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。

采用单片面板可以缩小光学系统的体积，减轻它们的重量，使厂商得以发展出携带方便又有弹性的投影机。仅重1.7公斤的BenQ的PB2225投影机就是成功应用单芯片DLPTM技术的典范。对于必须提供高亮度输出的应用，例如会议室、礼堂、研讨会以及出租和舞台，就必须采用三颗DMD的架构，这能组成更大的反射面积，让投影机能透过镜头提供更高亮度的输出。

在采用三颗DMD组件的投影机中，灯泡发出的光线会被棱镜分成红绿蓝三种原色，每种颜色则分别被导向适当的DMD组件，这表示红光、绿光和蓝光都各有一颗DMD组件负责执行光调变。对于采用单颗DMD的DLPTM系统，屏幕像素是一个微反射镜的输出结果，但是3-DMD提供的屏幕像素则是三个微反射镜输出的组合/聚光结果，一个微反射镜调变红光，第二个调变绿光，第三个调变蓝光。使用三个DMD组件还能支持更先进的色彩处理，进而提供范围更宽广的色彩再生能力。

4 DLPTM投影技术的可靠性及优势

DLPTM投影技术的可靠性：

DLPTM非常可靠，对于一种在本质上属于机械性的技术来说，这确实令人惊讶。实验室测试结果显示，DMD的预期寿命时间超过100, 000小时，客户反应结果也多半证实了这项预测。此外，DLPTM技术全部采用无机材料，不会像有机技术一样，因为长时间曝露在热源或光源下而逐渐劣化。2002年五月，美国罗彻斯特大学的孟赛尔色彩科学实验室 (Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester) 进行一项研究计划，对五部可携式商业资料液晶投影机和两部DLPTM投影机的「画面可靠性」进行比较，他们把「画面可靠性」定义为：投影机画面质量下降到无法接受地步的所需工作时间。接受测试的投影机必须日夜不停连续工作4, 000小时;测试期间结束后研究人员发现，所有液晶投影机都出现清楚可见而令人不悦的画面瑕疵，采用DLPTM技术的投影机却没有这些问题。研究人员认为LCD技术的影像质量会下降，主要是因为偏光板和面板内的有机材料长期曝露在光源和热源之下。

DLPTM投影技术的优势：

DLPTM是数字投影技术，每个微反射镜只会处于「ON」或「OFF」状态，LCD却是一种模拟投影技术。数字投影技术的优点是它能忠实而不断重复的产生影像，不会受到温度、湿气或震动等环境因素的影响，在对比度和均匀性都表现非常出色，图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利，并且图像噪声消失，画面质量稳定，精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新。

速度带来优势：DLPTM技术核心的微反射镜能以每秒5, 000次速度开关，其微秒级的速度远超过LCD像素毫秒级的开关速度。再加上DDR Ram的配合，数据处理速度再次提升。所以就本质而言，它更有能力将画面的快速动作准确再生;LCD技术由于开关速度较慢，快速移动的影像画面看起来会有些模糊不清。在重现快速移动的图像时，LCD技术中常见的拖尾和重影现象不会在DLPTM技术中看到。

架构简单合理：微反射镜拥有很高的开关速度，使DLPTM技术只需使用一个投影面板，就能同时调变红绿蓝三种光束;相形之下，LCD技术由于速度较慢，因此必须采用三片式投影面板架构，第一片面板用来调变红光，第二片调变绿光，第三片给蓝光使用。单片面板架构有多项优点：首先，单面板架构只需一套简单轻巧的光学系统，使它能发展出体积重量都小于三片式面板系统的投影机和显示器。

更锐利的对比度：简单轻巧的光学系统为DLPTM技术带来另一项优势：投影机或大屏幕电视内的光线管理要比三片面板架构更简单，这能为它带来更高的对比度。高对比度可以提供更丰富的画面细节，使画面更逼真，黑颜色会显得更黑，并让画面看起来更清晰锐利(人体视觉器官依赖对比度来分辨物体的边缘，因此高对比度影像看起来更锐利。)，采用DLPTM投影技术的投影机很容易就能达到2000:1以上的对比度。目前，大多数DLPTM投影机的对比度为600:1到800:1的之间，低价位的也可达450:1，而LCD投影机对比度只在400:1附近，而低价位的只有250:1。

反射技术提高亮度利用：与传统的模拟投影机相比，DLPTM投影机将更多的光线打到屏幕上，这样，图像的演示效果在光亮中同在黑暗中一样好。DLP技术有效的解决了这个问题。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍以及将更多的光线反射到屏幕上，而最大化地利用了投影机的光源。相比较的是，采用透射原理的LCD技术则是偏振光在图像到达屏幕之前必须通过大量的附加光学元件。更为有利的是，基于DLPTM技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下，DMD提供更多的反射面积，如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。

聚焦更加出色：根据定义，单片面板系统绝不会失焦，但采用三片面板的LCD系统却可能受到环境因素的影响而失焦，使得屏幕画面看起来有些模糊。单片面板系统所提供的画面却能永远保持清晰锐利。

无缝图像消除颗粒感：观众对于影像画质的好坏还会受到另外一项因素影响，就是它看起来「与电影相似」的程度，在观看动态视讯时更是如此。在DLPTM投影技术中，微反射镜的反射面积远大于它们之间的距离，因此它能提供很高的「填满率」 (fill factor) ，投影画面看起来也更加完美自然。另一方面，若和像素之间的距离相比，LCD技术的像素面积却没有那么大，使得画面看起来有点颗粒的感觉，这种情形就像是透过「格状玻璃」看图片一样(如图6)。

防尘提高耐力：DLPTM投影机采用了全封闭式光学引擎结构设计，进而避免了粉尘污染。传统LCD投影机为迅速散去面板高热，往往采用开放式光学引擎结构设计，通过风扇吸取空气达到降温目的，因此不可避免会吸入粉尘，久而久之LCD面板就会变色，由于穿透率变差而导致亮度自然衰减，表现在屏幕上为不规则排列的斑点，即使更换灯泡也无济于事。DLPTM投影机的全封闭设计使光机结构与外界彻底隔绝，所以DMD芯片上绝对不会沾染空气中的粉尘，进而延长了投影机的使用寿命，并提高了机器的耐用性。

5 DLPTM投影技术的未来发展

自从第一部DLPTM投影机进入市场至今已有十三年，DLPTM投影机的效能、重量、体积和成本都获得大幅改进，单片式DMD芯片的DLPTM投影机重量由最初的23镑降到现在最轻只有2磅，分辨率由最初的640*480提高到现在的1280*1024，亮度也由最初的350流明提高到现在的3000以上流明。1996年时只有一种DMD组件，到现在却有几十种不同的DMD组件问世。分辨率也大幅提高，2003年专为DLPCinemaTM应用而设计的DMD组件就已能提供220万像素(如图7)，分辨率达到1600*1200，长宽比16:9的DMD组件也已推出。透过将微反射镜的面积从17u㎡减少到14u㎡，并把微反射镜的间距从1微米缩小成0.8微米，组件体积大幅减少，制造成本也变得更低。此外，组件制程也从六吋晶圆升级至八吋晶圆，不但进一步降低成本，还能增加可靠性。

提高对比度是许多研发工作的重点，主要改变包括采用了更小旋转导孔(Smaller Rotated Via，简称SRV)，它将微反射镜中心的方形「孔」旋转45度，体积也变得更小，这能减少杂散光 (straylight) 的影响，进而提高对比度。最近，一种称为Dark Metal 3的新制程技术也被采用，它会在DMD次结构表面镀上一层吸旋光性材料，让通过微反射镜间隙的光线不会再反射出来，而是被这些材料所吸收，这也能减少杂散光强度，提供更高的对比度。

除了DMD组件之外，DLPTM技术在许多其它领域也是研发重点，例如把更多的投影系统功能整合至相关芯片组。这项努力还在进行中，但它已经让DLPTM解决方案的效能更高、体积更小、重量更轻和成本更低，未来这些影响还会更明显。DDR和LVDS子系统的应用也可大幅改善效能，特别是在视讯应用方面。

自从第一部投影机推出后，色轮的效能也有长足进步。第一部投影机采用三种颜色的色轮，并以'1x'的正常速度工作，今日的投影机最多可能采用6种颜色，并以'3x'的高速工作，等于是将颜色更新速率 (color refresh rates) 提高6倍，大幅减少色序系统 (color sequential systems) 常出现的假影噪声 (artifacts) 。由于更多的色轮可供选择，制造商将享有更大弹性，例如他们可以针对亮度最佳化，以满足商业投影机的高亮度要求，或是针对色彩饱和度最佳化，以提供家庭娱乐应用所需要的更高色彩饱和度。最新发展重点是采用SCR (Sequential Color Recapture) 技术，它有很大潜力来提高效率、增加输出亮度和改善色彩饱和度。

未来投影技术的发展是朝着低成本、高质量、体积小、高可靠性以及功能强大的方向发展，而DLPTM投影技术的特点完全符合这些发展方向的要求，因此必将主导投影业界的未来。

摘要：该文介绍了DLPTM投影技术的核心芯片DMD, 单片和三片DMD的DLPTM投影系统的光学结构以及DLPTM投影技术的优势和未来发展。

关键词：DLPTM,DMD,色轮,分辨率,流明

参考文献

[1]Larry J.Hornbeck Texas Instruments:"Digital Light ProcessingTM:A New MEMS-Based Display Technology".

[2]http://www.DLP.com.

高斯投影的计算与应用 篇8

关键词：高斯投影,数学模型,工程测量

高斯投影计算是各种工程测量项目经常遇到的一种计算课题, 由于其不但涉及到高斯投影的正算问题, 也涉及到高斯投影的反算问题, 还涉及到高斯投影的换带计算。此外, 由于我国目前工程测量项目所给出的平面坐标起算数据, 既有1954年北京坐标系数据, 又有1980年西安坐标系数据, 还有WGS-84坐标系 (GPS用) 数据, 这就给高斯投影的计算带来了许多麻烦, 稍有不慎, 就会形成错误的工程测量计算成果。

正是由于上述原因, 本人利用CASIOfx-5800P可编程计算器的语言特点, 编制了一套高斯投影计算程序。本程序既能对1954年北京坐标系进行高斯投影的正反算及换带计算, 又能对1980年西安坐标系进行高斯投影的正反算及换带计算, 同时也能用于对WGS-84坐标系高斯投影的正反算及换带计算。下面就本程序的数学模型及使用等方面作以简要介绍。

1 数学模型

1.1 参考椭球元素值

由表1各坐标系数据推算出的其他元素值由以下公式得出:

短半径:b=a (1-α)

极曲率半径: c=a2/b

赤道子午曲率半径: d=b2/a

第一偏心率:$\text{e}=\sqrt{(\text{a}{}^2-\text{b}{}^2)/\text{a}{}^2}$

第二偏心率:${\text{e}}^{\prime }=\sqrt{(\text{a}{}^2-\text{b}{}^2)/\text{b}{}^2}$

1.2 高斯投影的正算

高斯投影正算是指由地面点的大地经纬度L、B计算出该点高斯平面上投影点的平面直角坐标x、y。

计算公式如下:

x=X+Nt[m2/2+ (5-t2+9η2+4η4) m4/24+ (61-58t2+t4+270η2-330η2t2) m6/720]

y=N[m+ (1-t2+η2) m3/6+ (5-18t2+t4+14η2-58η2t2) m5/120]

子午线收敛角:γ=t[180m+60 (1+3η2+2η4) m3+12 (2-t2) m5]/π

以上公式中, t=tanB;m=πcosB (L-L0) °/180;$\text{Ν}=\text{c}/\sqrt{1+\text{η}{}^2}$;η2=e′2cos2B

X=A0B0- (B0sinB+C0sin3B+D0sin5B+E0sin7B) cosB;B0代表以度为单位的大地纬度;

A0=d (1+3/4×e2+45/64×e4+175/256×e6+11025/16384×e8+…) π/180

B0=d (3/4×e2+45/64×e4+175/256×e6+11025/16384×e8+…)

C0=d (15/32×e4+175/384×e6+3675/8192×e8+…)

D0=d (35/96×e6+735/2048×e8+…)

E0=d (315/1024×e8+…)

1.3 高斯投影的反算

高斯投影反算是指由地面点的高斯平面直角坐标x、y计算出该点的大地经纬度L、B。

计算公式如下:

B0=B${}_{\text{f}}^0$-tf (1+η${}_{\text{f}}^2$) ×[90n2-7.5 (5+3t${}_{\text{f}}^2$+η${}_{\text{f}}^2$-9η2ft${}_{\text{f}}^2$) n4+0.25 (61+90${}_{\text{f}}^2$+45t${}_{\text{f}}^4$) n6]/π

L0=L${}_0^0$+[180n-30 (1+2t${}_{\text{f}}^2$+η${}_{\text{f}}^2$) n3+1.5 (5+28t${}_{\text{f}}^2$+24t${}_{\text{f}}^2$) n5]/cosBf/π

以上公式中, L${}_0^0$代表中央子午线的经度, 以度为单位;B${}_{\text{f}}^0$代表该点横坐标在中央子午线上垂足处的纬度, 以度为单位。

tf=tanBf;η${}_{\text{f}}^2$=e′2cos2Bf;$\text{n}=\text{y}\sqrt{(1+\text{η}{}_{\text{f}}^2)}/\text{c}$

B${}_{\text{f}}^0$可由迭代计算求得:B${}_{\text{f}}^1$=x/A0;B${}_{\text{f}}^{\text{i}+1}$= (x-f (B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$) ) /A0;

f (B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$) =- (B0sinB${}_{\text{f}}^{\text{i}}$+C0sin3B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$+D0sin5B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$+E0sin7B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$) cosB${}_{\text{f}}^{\text{i}}$

重复迭代至B${}_{\text{f}}^{\text{i}+1}$-B${}_{\text{f}}^{\text{i}}$<1×10-10即可。

1.4 高斯投影的换带计算

高斯投影换带计算, 是已知地面某点的高斯平面直角坐标x、y及所在投影带的中央子午线经度L01, 通过高斯投影的反算公式计算出该点的大地经纬度L、B, 再用高斯投影的正算公式计算出该点在另一中央子午线经度为L02投影带的高斯平面直角坐标x′、y′。

即已知 (x、y、L01) 反算→ (L、B) 正算 (通过L02) → (x′、y′)

2 源程序

主程序 GSTYJS

Deg:10→DimZ:″GSJS (ZS=1, FS=2, HD=3) =″?→J:5×10^ (5) →D:″ZBX (54=1, 80=2, 84=3) = ″?→Z[5]:If J=1:Then ″L=″?L:″B=″?B:″L0=″?Z: Prog″GD″: Prog″ZS″:″JH″:Prog″FS″:IfEnd

If J=2:Then ″X=″?X:″Y=″?Y:″L0=″?Z: Prog″GD″: Prog″FS″:″JH″:Prog″ZS″:IfEnd

If J=3:Then ″X=″?X:″Y=″?Y:″L01=″?Z: Prog″GD″: Prog″FS″: ″L02=″?Z: Prog″ZS″:IfEnd: ″END″

子程序 ZS

Prog″GJ″:TC→U: U2→V: (L-Z) C÷P→W:W2→M:Z[6]B-C (Z[7]U+ Z[8]U^ (3) +Z[9]U^ (5) +Z[10]U^ (7) ) →X:″X=″:X+ ( ( ( (H-58) H+ (270-330H) E+61) M÷30+ (4E+5) Q-H) M÷12+1) NTM÷2→X◢

″Y=″:D+ ( ( ( (H-18) H- (58H-14) E+5) M÷20+Q-H) M÷6+1) NW→Y◢

TWP (1+M ( (Q+E) Q÷3+M (2-H) ÷15→G:″G=″:G►DMS◢

G→A: Prog″GS″: ″Gr=″:A◢

Norm 1:Return

子程序 FS

X÷Z[6]→B:Do:B→P:sin (P) →T:cos (P) →C:- (Z[7]T+Z[8]T^ (3) +Z[9]T^ (5) + Z[10]T^ (7) ) C→C: (X-C) ÷Z[6]→B:Abs (B-P) →Z:LpWhile J<1×10-10: Prog″GJ″: (Y-D) ÷N→N:N2→M:B-P ( ( ( (45H+90) H+61) M÷30- (3-9E) H-5-E) M÷12+1) MTQ÷2→B:″B=″:B►DMS◢

B→A: Prog″GS″: ″Br=″:A◢

Z+P ( ( ( (24H+28) H+5) M÷20-2H-Q) M÷6+1) N÷C→L:″L=″:L►DMS◢

L→A:Prog″GS″: ″Lr=″:A◢

Norm 1:Return

子程序 GD

If Z[5]=1:Then 6378245→I:298.3-1→F:IfEnd:If Z[5]=2:Then 6378140→I:298.257-1→F:IfEnd:If Z[5]=3:Then 6378137→I:298.257223563-1→F:IfEnd

$\sqrt{}(2\text{F}-\text{F}{}^2)\to \text{Κ}$:I (1-F) →〇:I2÷〇→R:〇2÷I→S:$\sqrt{}(1÷(1-\text{F}){}^2-1)\to 〇$

S (1+3」4K2+45」64K^ (4) +175」256 K^ (6) +11025」16384K^ (8) ) π÷180→Z[6]: S (3」4K2+45」64K^ (4) +175」256 K^ (6) +11025」16384K^ (8) ) →Z[7]:S (15」32K^ (4) +175」384 K^ (6) +3675」8192K^ (8) ) →Z[8]:S (35」96K^ (6) +735」2048K^ (8) ) →Z[9]: S×315」1024K^ (8) →Z[10]:Return

子程序 GJ

180÷π→P:tan (B) →T:cos (B) →C:〇2C2→E:T2→H:1+E→Q:$\text{R}÷\sqrt{}(\text{Q})\to \text{Ν}$:Return

子程序 GS

A→Z[1]:Int (Z[1]) →Z[2]:Int (60 (Z[1]-Z[2]) ) →Z[3]:3600 (Z[1]-Z[2]-Z[3]÷60) →Z[4]:Abs (Z[4]) →A:Fix 5:Return

3 程序说明

本程序在数据输入过程中, 采用问答式的输入方式, 如运行程序后, 先输入计算类型 (1为正算, 2为反算, 3为换带计算) , 有屏幕提示, 再输入坐标系 (54坐标为1, 80坐标为2, 84坐标为3) , 同样有屏幕提示。

L为某点的大地经度, B为某点的大地纬度, X为某点的高斯投影纵坐标, Y为某点的高斯投影横坐标。在程序运算中, 输入及输出的Y坐标值均为加上500km后的坐标值, L0为某点所在投影带的中央子午线经度, G为某点的子午线收敛角。另外, 程序所输出的L、B及G值显示结果, 第一行为度、分、秒显示, 秒位只保留至小数点后两位, 第二行为秒位显示, 保留至小数点后五位。

4 高斯投影计算的具体应用

4.1 高斯投影的正算

4.2 高斯投影的反算

4.3 高斯投影的换带计算

5 结束语

由于CASIOfx-5800P可编程计算器携带非常方便, 其大小与普通计算器相同, 其存储容量也较大, 而且两台计算器之间又可互传程序, 这样就节省了大量的程序输入过程, 很受外业测量工作者的信赖。本程序因其具有广泛的高斯投影计算适用性, 操作过程方便快捷, 所占用的字节数较少, 在高斯投影正算结果输出后, 又用其结果进行反算检验, 避免了错误计算, 近年来在许多工程测量项目中得到了较好的应用, 愿本程序能为测量工作者带来工作上的便利。

参考文献

[1]王君瑞.测量程序集[M].北京:科学教育出版社, 2002.5.

[2]孔祥元, 郭际明.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.11.

投影技术的分析与应用 篇9

全息投影技术也称虚拟成像技术, 是利用干涉和衍射原理并记录再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。简单地说, 全息投影技术是对真实事物进行三维图像记录与再现。全息投影技术的发展分为两个阶段, 第一阶段是三维图像的录用, 这一技术在1947年就被攻克, 伦敦大学帝国理工学院的丹尼斯·伽博发明的全息立体摄像, 并在1971年获得当年的诺贝尔物理学奖。而全息投影技术的另一技术难题“再现”, 则是在2001年才取得突破。现如今的全息投影技术大多数采用的是全息膜, 并带有触摸功能, 可以与全息影像进行互动。更高级一点的就是利用水雾进行空间立体投影。起初在2000年以前, 全息投影技术的应用基本都是在军事及科技上, 例如飞行员的模拟飞行、宇航员的模拟训练。随着科技难度的不断被攻关, 全息投影技术的应用开始进入大众的视线。

目前全息投影技术的应用领域主要包括商业展示、特效电影制作、大型开幕式闭幕式、大型文艺晚会、大型旅游晚会、明星演唱会、颁奖典礼、商业演出、T台服装秀等。全息投影技术真正进入大型晚会是从2008年北京奥运会开幕式与闭幕式之后开始的, 它开创了现场演出舞台舞美全息影像技术的先河。相对于国外, 目前大多数只用于演唱会、大型晚会、大型开闭幕式居多。全息投影技术的运用是对舞台舞美效果的呈现, 科技的不断发展, 艺术与科技的结合也开始多元化。科技带来更好生活的同时也带来更高层次的艺术享受。2008年北京奥运会史诗级的开闭幕式表演, 让世人开始发现艺术的展现原来可以和科技结合的如此完美。随之而来的大型体育表演, 也开始加入新技术的渲染。大型体育表演开始让人目不暇接, 无暇顾及艺术本身的内涵。这不得不让我们开始思考, 是艺术成就了技术还是技术成就了艺术。因此我们更应该注重艺术本身, 合理地运用技术展现艺术。

对于舞台, 演员是舞台的灵魂, 而对于艺术来说, 演员的阵形变化、难美动作、表情则是艺术的直接展现。随着生活质量的不断提升, 精神需求的欲望开始增加, 人们迫切的需要一些有新意有震撼效果的艺术享受。大型体育赛事、大型体育表演则开始不断进入大众的眼球, 他们对竞技运动结果未知的迫切期待感、对于大型体育表演艺术的震撼感都将为大型赛事及大型体育表演的开展带来动力。对于编导来说, 好的艺术展现则取决于编排, 好的编排才有好的艺术魅力、好的画面带动感。全息投影技术能够给观众带来突然的视觉冲击与心灵震撼、虚实结合的梦幻立体感, 新奇有趣的多角度欣赏体验。纵观对于全息投影技术的研究来看, 基本都是运用在舞台画面艺术, 运用于舞蹈编排, 舞蹈教学的研究基本没有。全息投影的技术优势将会给编导们带来艺术的再构想, 在增加舞台效果的同时, 结合全息投影的便捷与立体效果, 将技术运用到舞台个体 (演员) 本身的创作上, 不论是动作的编排还是阵形的变化, 都将是新的变革。

2 大型体育表演编排特点与方法

体育表演是体育与表演相结合, 以人体姿态、表情、造型和动作过程为主要表现手段, 以体育内容为表演素材, 融体育、音乐、舞蹈及表演于一体, 为促进人体健康、体现体育情感、展示体育精神及反映体育生活而专门组织的有计划的体育文化形式。[1]体育表演的分类主要有竞赛性体育表演和娱乐性体育表演两种。

体育表演的形式主要有, 民间流行的体育表演、舞台职业体育表演艺术、以体育为素材的影视剧和纪录片、体育与艺术相结合的竞技性体育表演。[2]由于大型体育表演表演人数众多, 舞台设计复杂, 其在编排表演时的方法与特点也与一般的体育表演有所区别。传统的体育表演编排主要包括对成套动作风格的制定、整体结构、阵形的变化设计与编排。

2.1 大型体育表演编排的特点

一般的小型体育表演、体育舞蹈, 在艺术创造的过程中主要考虑的是艺术主题的表达、舞蹈动作是否与主题契合、阵形变化是否能展现、演员表演是否到位、舞台灯光效果是否能渲染气氛等。而针对于大型体育表演, 编导要更多的考虑演出在舞台各个面的展现效果、舞台的大小对阵形变化是否有影响、舞台与观众距离是否对表演元素及表演形式有限制、技术手段对艺术主题的烘托是否清晰明了、节目衔接时间及方式是否合理、演员服装风格与颜色能否展现等。因此大型体育表演编排的特点主要有:

(1) 考虑舞台与观众距离、角度编排舞台背景;

(2) 考虑舞台大小及观众距离设计表演阵形变化及形式;

(3) 考虑演员服装及颜色在整体阵形效果上的展现;

(4) 更多地运用科技手段烘托主题、控制节目衔接的流畅度;

2.2 大型体育表演编排的方法

传统的体育表演编排在舞台设计上基本上都是采用背景幕及现实道具。表演内容的编排上基本是按着先进行单个动作教学, 接着进行整体阵形设计, 音乐选择与剪辑, 最后进行整体排练及修改完善。传统的编排手段, 动用的人力大, 工作步骤繁琐。如今的大型体育表演编排方法如下:

(1) 采用LED及计算机进行舞台背景及环境设计;

(2) 编导结合计算机及现实训练手段对表演阵形、舞蹈动作进行不断训练与完善;

(3) 音乐编排采用3中方式:先编排成套动作再专门编曲、先选择并剪辑音乐再进行编排、先选音乐进行编排动作再根据编排中的问题修改音乐, 不断完善;综上所有的编排方法都是从舞台正面视角出发, 并没有考虑整个大型体育表演舞台各角度的视觉效果, 舞台背景也是单一的平面设计, 或者说平面3D效果。对于演员要求比较高, 需要找好舞台位置来契合背景。全息投影技术, 是以真实三维投影作为背景和道具, 这不仅为舞台设计提供更多的真实画面感, 演员对于舞台站位及动作编排也清晰明了。所有的艺术效果, 最终都是通过演员的表现来展现, 技术效果只是起到烘托作用。根据目前全息投影技术的应用来看, 虚拟成像技术已经非常完善, 成像可以是人和物, 如周杰伦的“跨时代”演唱会上出现的多个虚拟周杰伦、Beyonce碧昂斯在全美的音乐公告牌颁奖晚会上与3D全息影像的完美结合、日本“初音未来”的虚拟歌手、让人映像深刻的上海世博会印度馆的激光全息影像等。成像又可以放大放小, 如上海世博会上中国馆里放大一百倍的动态全息清明上河图。成像也可以互动, 如20世纪中期最早运用全息技术的便是美国军事上的模拟训练, 更多运用的是空军飞行训练。因此运用全息投影技术在舞台阵形、演员动作的编排上是可行的。

3 全息投影技术应用在大型体育表演编排中的优势

目前的大型体育表演编排由于演员人数较多, 基本上都是采用计算机生成3D图像进行效果演练, 其在编排上缺乏画面真实感, 编导无法直接看到舞台各角度出现的演绎效果, 各阵形的画面冲击感、特殊演员在阵形中的效果、个体

动作的舞台效果也都很难直观的感受与看到。如今的舞台采用最多的也就是LED 3D成像, 其仅仅是在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感。全息投影技术将会避免这些不足, 其优势也在渐渐被发现与运用。

3.1 全息投影技术在舞台布景设计上的优势

传统的舞台设计, 是根据艺术主题去考虑演员的表演, 在考虑采用什么样的舞台背景去衬托演出效果。多数运用计算机与LED显示屏进行舞台背景设计, 对于舞台正面的观众, 舞台效果绚丽多彩, 对于边角的观众舞台效果则无法显现。

全息投影分为180度全息投影、360度全息投影和幻影成像, 180度全息投影适合单面展示;360度全息投影又称360全息, 适合运用在大型运动会开闭幕式上, 并且可以4面都可以看到3D的影像, 这对于大型舞台各个面的观众则是一种艺术享受。结合360全息, 编导可以将演员投影到舞台, 通过不断变化舞台背景来选出接近于真实演出的最佳舞台艺术效果。全息投影技术在舞美中的应用, 不仅可以产生立体的空中幻象, 还可以使幻象与表演者产生互动, 一起完成表演, 产生令人震撼的演出效果。如梦幻剧场《动漫大师诺曼》中运用全息投影技术, 舞台艺术与电影片断在同一空间出现了非凡的融合, 给观众展示了世界多媒体艺术最新的成果。[3]

3.2 全息投影技术在大型体育舞蹈编排中的优势

这里所研究的大型体育舞蹈主要是针对大型运动会, 如奥运会、亚运会、全运会等大型比赛会场上的体育表演。一般的编导在设计舞蹈动作都是先自己编排个体动作, 然后在一对多教授动作。对于阵形编排, 编导们大多数采用图纸绘画, 阵形效果更多在于编导的空间思维能力。通过计算机上进行模拟演练编排的方案及筛选。最终运用到演员的现实操练中, 结合演员动作与阵形在现实操练中不断进行修改与完善。这种编排方式比较繁琐, 需要先图纸上思考, 接着计算机上演练, 演练完接着再不断的操练中进行修改。

全息投影技术则可以减少编导们的工作量, 编导可以先自己编排动作, 选择适合的服装, 将自己的舞蹈动作进行全息录像, 然后将自己的影像按照大型舞蹈的人数及阵形要求投影到舞台中, 通过直观的分析去修改舞蹈动作与阵形变化相衔接, 也可以从多个角度去发现阵形编排中的不足。如果仅仅是编排阵形, 则可以将录制好的全息影像缩小比例投影到仿真的小型舞台上进行直观分析。这位大型体育表演编排带来了福音。

3.3 全息投影技术有助于演员与舞者更好地诠释艺术主题与效果

传统的大型体育表演在演练的过程中演员很难直接的想象出编导的设计思路与画面。其训练消耗的时间、人力、物力都非常大, 往往一场大型的体育表演, 特别像2008年北京奥运会这样的开闭幕式表演, 每个节目都要经历常年的训练与无数次的彩排才能达到演出的艺术效果。大型体育赛事的开闭幕式由于舞台大, 其设计中就必须考虑到舞台表演时的实际效果, 靠对讲机将编导与演员联系起来的演练, 其工作量大且演员无法直接想象出编导脑海中的设计效果。利用全息影像技术进行演练前的演示, 将编导设计好的影像及舞台布景投射到大型舞台上进行虚拟展示, 有利于演员与舞者更好的理解编导的意图进行训练, 更有利于诠释舞台艺术的主题与效果。

4 结论

全息投影技术摆脱了以往计算机编程模拟设计的繁琐步骤, 以其独特的360度全息成像, 克服了计算机平面3D模拟设计的缺陷, 具有更真实的立体成像、更接近实际演练的舞台效果, 超越以往死板的编排方式, 为大型赛事、大型开闭幕式的体育表演提供了更好的编排技术与创新。其技术避免了编导在电脑上繁琐的模拟编排, 编导可以将编排好的全息图像展现给参与训练的演员, 避免了演员训练中的效率低、无法契合编导设计的不足。

尽管全息投影技术的运用极具画面感和视觉冲击力, 但目前全息投影技术的设备还比较昂贵, 对于小型舞台、人数较少体育表演来说运用全息技术则是一般单位与演出公司无法承受的。这也是本文只研究大型体育表演编排的原因, 不过随着科技的迅猛发展, 大型体育表演编排在传承与革新中, 不断的呈现出多元、多样、开放与创新的倾向。使得全息投影技术在大型体育表演编排中的应用成为必然。随着新技术新材料的不断出现, 全息投影设备也将会出现在更多的军事、教育、娱乐、科研、医学、航空、通讯、学术等领域。