本發(fā)明涉及多屏幕大空間顯示，具體為一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、多屏幕一體化演繹是指將多個(gè)屏幕組合成一個(gè)統(tǒng)一的顯示系統(tǒng)，通過(guò)同步渲染和透視校正等技術(shù)手段，將數(shù)字內(nèi)容在這些屏幕上進(jìn)行整體展示。目的是在一個(gè)超大空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高分辨率、無(wú)縫銜接的畫(huà)面演示，使觀眾能夠在一個(gè)沉浸式的環(huán)境中體驗(yàn)數(shù)字內(nèi)容。多屏幕一體化演繹的主要目的是滿足展示行業(yè)中對(duì)于超大場(chǎng)景、超高分辨率顯示需求的增長(zhǎng)。這種演繹方式能夠解決單個(gè)屏幕尺寸和分辨率的局限性，通過(guò)組合多個(gè)屏幕和多臺(tái)渲染主機(jī)，實(shí)現(xiàn)更大范圍、更高精度的畫(huà)面展示。同時(shí)，結(jié)合交互終端的使用，提升觀眾的參與感和沉浸體驗(yàn)。

2、現(xiàn)有技術(shù)通常通過(guò)將多個(gè)顯示設(shè)備（如led屏幕、投影儀等）進(jìn)行組合，并利用專門的硬件和軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)畫(huà)面同步和拼接。這些系統(tǒng)通常依賴于高性能的圖形處理單元（gpu）來(lái)進(jìn)行渲染，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或硬件接口實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備之間的同步操作。然而，現(xiàn)有技術(shù)在處理超大場(chǎng)景和超高分辨率時(shí)，往往會(huì)面臨顯卡性能不足、幀率低下、畫(huà)面割裂等問(wèn)題。尤其是在處理超大分辨率的場(chǎng)景時(shí)，需要非常高性能的顯卡，成本高昂。且在處理海量三維數(shù)據(jù)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)幀率低、畫(huà)面卡頓的問(wèn)題。同時(shí)多臺(tái)主機(jī)之間的畫(huà)面同步往往存在割裂或延遲，影響觀眾體驗(yàn)。因此現(xiàn)有技術(shù)中的交互終端往往功能有限，難以提供多樣化和高效的互動(dòng)體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中硬件依賴性強(qiáng)、同步與拼接困難、渲染卡頓和互動(dòng)形式單一的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接有播放渲染系統(tǒng)，所述播放渲染系統(tǒng)連接有顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)連接有音響系統(tǒng)；

3、所述控制系統(tǒng)包括控制臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和渲染節(jié)點(diǎn)，所述播放渲染系統(tǒng)包括多節(jié)點(diǎn)渲染主機(jī)、透視變形矯正、網(wǎng)絡(luò)通信、多級(jí)幀同步、輸出至顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)包括屏幕布局、畫(huà)面拼合、cave空間顯示，所述音響系統(tǒng)包括音頻處理模塊和影響輸出。

4、優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)由觸控式交互操作作為系統(tǒng)的核心管理單元，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他渲染節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，接收外設(shè)輸入，并將指令傳遞給其他模塊，且控制系統(tǒng)具有選擇主節(jié)點(diǎn)的功能，確保整個(gè)系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

5、優(yōu)選的，所述播放渲染系統(tǒng)由多節(jié)點(diǎn)的高性能圖形渲染工作站組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的處理單元，系統(tǒng)采用分布式設(shè)計(jì)，所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，進(jìn)行同步渲染，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以成為主節(jié)點(diǎn)以處理外部輸入并同步其他節(jié)點(diǎn)。

6、優(yōu)選的，所述顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多屏幕布局，形成一個(gè)cave空間，包括左、中、右三個(gè)墻面屏幕，天花板屏幕和地面屏幕，每個(gè)屏幕根據(jù)需要配置一到多臺(tái)主機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高分辨率顯示，通過(guò)畫(huà)面拼合，確保從主視角觀看時(shí)，畫(huà)面整體呈現(xiàn)正確的透視關(guān)系。

7、優(yōu)選的，所述音響系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)同步，提供空間音效，增強(qiáng)用戶的沉浸體驗(yàn)，通過(guò)音頻處理，系統(tǒng)能夠同步渲染三維場(chǎng)景中的音效，與視覺(jué)內(nèi)容一致。

8、一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，包括連屏變形矯正模塊，所述連屏變形矯正模塊連接有多機(jī)幀同步模塊；

9、所述多機(jī)幀同步模塊連接有性能優(yōu)化模塊，所述性能優(yōu)化模塊連接有主屏同步渲染模塊

10、優(yōu)選的，所述連屏變形矯正模塊用于解決多臺(tái)主機(jī)顯示內(nèi)容拼合為一個(gè)整體畫(huà)面的問(wèn)題，尤其是在cave空間中，該模塊針對(duì)每個(gè)屏幕進(jìn)行二次透視變形計(jì)算，確保從主視角觀看時(shí)，所有屏幕的顯示內(nèi)容形成一個(gè)完整的整體，且透視關(guān)系正確。

11、優(yōu)選的，所述多機(jī)幀同步模塊為了防止多臺(tái)主機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)畫(huà)面割裂和不同步的問(wèn)題，系統(tǒng)提供了多機(jī)幀同步模塊，該模塊確保每個(gè)渲染節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻渲染相同的幀內(nèi)容，從而避免顯示不同步的問(wèn)題。

12、優(yōu)選的，所述性能優(yōu)化模塊中系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化game、draw、gpu多個(gè)線程的調(diào)度，確保在高分辨率、多數(shù)據(jù)量場(chǎng)景下保持流暢的渲染性能，性能優(yōu)化模塊還提供了批處理生成代理模型的功能，以減少drawcall數(shù)量，減輕渲染負(fù)擔(dān)。

13、優(yōu)選的，所述主屏同步渲染模塊支持平板或一體機(jī)終端的實(shí)時(shí)同步渲染，與主屏幕的三維場(chǎng)景內(nèi)容保持一致，用戶可以通過(guò)多種交互方式與三維場(chǎng)景互動(dòng)，主屏幕同步響應(yīng)操作結(jié)果。

14、本發(fā)明提供了一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)。具備以下有益效果：

15、本發(fā)明提供了一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)，該發(fā)明技術(shù)采用多主機(jī)配合多屏幕的組合配置，突破了傳統(tǒng)單機(jī)多顯卡的硬件瓶頸，使得系統(tǒng)能夠支持超高分辨率的顯示效果，為了實(shí)現(xiàn)多屏幕的無(wú)縫拼接，本發(fā)明系統(tǒng)引入了一體化的連屏變形矯正算法，能夠自動(dòng)校正多個(gè)屏幕之間的拼接誤差，消除傳統(tǒng)拼接方案中常見(jiàn)的接縫和圖像畸變問(wèn)題，確保畫(huà)面的連續(xù)性和視覺(jué)效果的一致性，面對(duì)超大規(guī)模的三維場(chǎng)景，系統(tǒng)通過(guò)自研的流送機(jī)制，動(dòng)態(tài)加載和渲染場(chǎng)景中的重點(diǎn)區(qū)域，避免了對(duì)整場(chǎng)景的全量加載，極大降低了計(jì)算和顯卡的負(fù)擔(dān)，通過(guò)引入代理模型和批處理工具，系統(tǒng)能夠在不損失圖形質(zhì)量的前提下，優(yōu)化大量細(xì)節(jié)模型的處理過(guò)程，這一機(jī)制有效提升了渲染效率，使得即使在高復(fù)雜度的場(chǎng)景下，也能夠保持30幀每秒以上的流暢度，系統(tǒng)配備了主屏同步交互終端，能夠?qū)崿F(xiàn)包括手勢(shì)識(shí)別、觸控、遙控多種交互方式，這使得用戶能夠在參觀過(guò)程中自由選擇和切換互動(dòng)方式，大大增強(qiáng)了互動(dòng)的靈活性和趣味性，通過(guò)精細(xì)化的畫(huà)面拼接和無(wú)縫的場(chǎng)景過(guò)渡，結(jié)合交互方式的豐富性，用戶能夠獲得更為沉浸的體驗(yàn)，這對(duì)于展覽館、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境、教育培訓(xùn)場(chǎng)景具有顯著的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)將任務(wù)分散到多主機(jī)進(jìn)行并行處理，系統(tǒng)有效降低了對(duì)單一高性能顯卡的依賴，相較于傳統(tǒng)方案，本發(fā)明在硬件配置上具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，尤其適合大規(guī)模應(yīng)用部署，其多主機(jī)架構(gòu)使得系統(tǒng)在面臨硬件故障或單節(jié)點(diǎn)崩潰時(shí)，能夠迅速切換到其他節(jié)點(diǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這種設(shè)計(jì)大幅提高了系統(tǒng)的可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，使其適用于對(duì)穩(wěn)定性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景，本發(fā)明通過(guò)在硬件配置、渲染技術(shù)、交互方式和系統(tǒng)架構(gòu)多個(gè)方面的創(chuàng)新，極大提升了超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)的性能和用戶體驗(yàn)，其高效的超大分辨率顯示能力、流暢的實(shí)時(shí)渲染、靈活多樣的交互方式以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用的硬件配置，使其在展示行業(yè)中具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)連接有播放渲染系統(tǒng)，所述播放渲染系統(tǒng)連接有顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)連接有音響系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)由觸控式交互操作作為系統(tǒng)的核心管理單元，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他渲染節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，接收外設(shè)輸入，并將指令傳遞給其他模塊，且控制系統(tǒng)具有選擇主節(jié)點(diǎn)的功能，確保整個(gè)系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，其特征在于：所述播放渲染系統(tǒng)由多節(jié)點(diǎn)的高性能圖形渲染工作站組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的處理單元，系統(tǒng)采用分布式設(shè)計(jì)，所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，進(jìn)行同步渲染，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以成為主節(jié)點(diǎn)以處理外部輸入并同步其他節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，其特征在于：所述顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多屏幕布局，形成一個(gè)cave空間，包括左、中、右三個(gè)墻面屏幕，天花板屏幕和地面屏幕，每個(gè)屏幕根據(jù)需要配置一到多臺(tái)主機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高分辨率顯示，通過(guò)畫(huà)面拼合，確保從主視角觀看時(shí)，畫(huà)面整體呈現(xiàn)正確的透視關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，其特征在于：所述音響系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)同步，提供空間音效，增強(qiáng)用戶的沉浸體驗(yàn)，通過(guò)音頻處理，系統(tǒng)能夠同步渲染三維場(chǎng)景中的音效，與視覺(jué)內(nèi)容一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，包括連屏變形矯正模塊，其特征在于：所述連屏變形矯正模塊連接有多機(jī)幀同步模塊；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，其特征在于：所述連屏變形矯正模塊用于解決多臺(tái)主機(jī)顯示內(nèi)容拼合為一個(gè)整體畫(huà)面的問(wèn)題，尤其是在cave空間中，該模塊針對(duì)每個(gè)屏幕進(jìn)行二次透視變形計(jì)算，確保從主視角觀看時(shí)，所有屏幕的顯示內(nèi)容形成一個(gè)完整的整體，且透視關(guān)系正確。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，其特征在于：所述多機(jī)幀同步模塊為了防止多臺(tái)主機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)畫(huà)面割裂和不同步的問(wèn)題，系統(tǒng)提供了多機(jī)幀同步模塊，該模塊確保每個(gè)渲染節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻渲染相同的幀內(nèi)容，從而避免顯示不同步的問(wèn)題。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，其特征在于：所述性能優(yōu)化模塊中系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化game、draw、gpu多個(gè)線程的調(diào)度，確保在高分辨率、多數(shù)據(jù)量場(chǎng)景下保持流暢的渲染性能，性能優(yōu)化模塊還提供了批處理生成代理模型的功能，以減少drawcall數(shù)量，減輕渲染負(fù)擔(dān)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的軟件系統(tǒng)，其特征在于：所述主屏同步渲染模塊支持平板或一體機(jī)終端的實(shí)時(shí)同步渲染，與主屏幕的三維場(chǎng)景內(nèi)容保持一致，用戶可以通過(guò)多種交互方式與三維場(chǎng)景互動(dòng)，主屏幕同步響應(yīng)操作結(jié)果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)系統(tǒng)，涉及多屏幕大空間顯示技術(shù)領(lǐng)域。該基于多屏幕一體化演繹的超大場(chǎng)景互動(dòng)的硬件系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接有播放渲染系統(tǒng)，所述播放渲染系統(tǒng)連接有顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)連接有音響系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)的軟件模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)屏幕之間的無(wú)縫拼接，并進(jìn)行透視校正，確保在主視角下的畫(huà)面完整性和正確性，該系統(tǒng)能夠處理超大范圍的三維數(shù)字場(chǎng)景，且在保證高分辨率的前提下，幀率不低于30FPS，突破了現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，提供了主屏同步渲染的交互終端，支持多種操作方式，提升了觀眾的互動(dòng)體驗(yàn)，通過(guò)硬件配置和軟件優(yōu)化，降低了對(duì)高性能顯卡的依賴，提升了系統(tǒng)的性價(jià)比。

技術(shù)研發(fā)人員：張文躍,李暉,楊莉娟,李林,陳衛(wèi)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海風(fēng)語(yǔ)筑文化科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5