LED球形屏問(wèn)世的歷史較短,目前成熟的成品技術(shù)有2種:六面全景LED球形屏與西瓜皮LED球形屏(以下簡(jiǎn)稱全景球屏與西瓜皮球屏)。下面討論它們的主要不同之處和應(yīng)用及發(fā)展前景。

　　一、 全景球屏與西瓜皮球屏結(jié)構(gòu)與制作方法不同

　　1.全景球屏制作原理
　　設(shè)計(jì)者將一個(gè)整圓球分成六片形狀與大小完全相同的四邊形狀的球面。因?yàn)樗麄兺庑纬叽缍枷嗤�所以只要�?duì)其中一片進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)合適尺寸的四邊形PCB進(jìn)行拼接就可以了,如圖一。

圖一

　　2.西瓜皮球屏制作原理
　　設(shè)計(jì)者將一個(gè)整圓球分成N片形狀與尺寸大小完全相同的西瓜皮狀球面。因?yàn)樗麄兺庑纬叽缍枷嗤?所以也只要對(duì)其中一片西瓜皮狀進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)合適尺寸的四邊形和三角形PCB進(jìn)行拼接就可以了,如圖二。

圖二

　　二、景球屏與西瓜皮球屏播放方式不同

　　1.全景球屏的播放方式
由于六面全景LED球形屏的播放區(qū)域形狀是曲邊四邊形的,它符合絕大多數(shù)圖像源是四邊形的特征,因此它的播放方式可以有很多種,主要有a模式(圖九左圖)和b模式(圖九右圖)。

　　a模式:多至6個(gè)不同的視頻源的同時(shí)播放方式
　　請(qǐng)參見(jiàn)圖三圖四。因?yàn)榻^大多數(shù)普通圖像源都是平面的、中規(guī)中矩的矩形,設(shè)計(jì)者只須將需要播放的六個(gè)圖像源(圖四左圖)放到LED播放器的合適位置并播放它即可(圖四右圖)。通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置使得它們分別對(duì)應(yīng)在球形屏上的上、下、前、后、左、右六個(gè)位置播放。

　　當(dāng)然這6個(gè)圖像源在全景球屏上可以無(wú)縫拼接播放,例如,參見(jiàn)圖5,將6張地球儀圖片(圖五左圖)無(wú)縫拼接后在全景球屏上播放(圖五右圖)。由于全景球屏結(jié)構(gòu)上沒(méi)有南北極概念,因此不存在類似西瓜皮球屏南北極像素?fù)p失嚴(yán)重的情況。
　　需要說(shuō)明的是:視頻源是平面的,而播放媒介(球形屏)是球面的,因此平面的視頻源需要均勻壓縮與抽點(diǎn)才能完成在球形屏上播放,參見(jiàn)圖三中陰影部分是必須抽去的,經(jīng)過(guò)計(jì)算這部分占比約15.2%左右,也就是圖像畸變也為15.2%左右。

圖三

圖四

圖五

　　a模式非常具實(shí)用價(jià)值,尤其對(duì)直徑比較大的球形屏,因?yàn)獒槍?duì)每一個(gè)體觀眾而言,他不可能同時(shí)看到外球形屏表面的全部,他所能看到的也只有外球形屏表面的1/6左右質(zhì)量較高的圖像。從已經(jīng)投入使用的寶安圖書(shū)館大型全景球屏來(lái)看,觀眾主要集聚在三樓、二樓、一樓,他們分別都只能觀察到全景球屏的頂部、中部一圈、底部的高質(zhì)量圖像(見(jiàn)圖五)。而西瓜皮球屏只能觀察到中部一圈質(zhì)量較高圖像,而頂部與底部(兩極區(qū)域)的圖像由于抽點(diǎn)較多而質(zhì)量極差(參見(jiàn)本節(jié)第2點(diǎn)西瓜皮球屏的播放模式)。

　　b模式.單一視頻源的播放方式
　　圖像源來(lái)自一個(gè)視頻源。請(qǐng)參見(jiàn)圖九的右圖,它將一張圖片經(jīng)抽點(diǎn)后圍成球形,類似于西瓜皮球屏的播放模式。

　　2.西瓜皮球屏的播放模式
　　西瓜皮球屏的圖像源只能來(lái)自于一個(gè)視頻源,其播放模式示意圖見(jiàn)圖六,圖中的陰影部分像素是必須抽去,經(jīng)過(guò)計(jì)算約占比約36.4%左右,也就是圖像畸變約為36.4%左右,可以看出,它的圖像畸變主要產(chǎn)生在南北極附近,實(shí)際顯示效果參見(jiàn)圖七、圖八。對(duì)應(yīng)圖七的左邊是電腦上LED播放器的圖像源的照片,右邊是西瓜皮球屏播放的照片,可看出靠近兩極區(qū)域圖像中的數(shù)字幾乎已經(jīng)辨認(rèn)不出。西瓜皮球屏的成像與播放在本質(zhì)上是平面圖像在三維球面上播放,產(chǎn)生36%左右的圖像畸變是必然的,兩極區(qū)域顯示不清也是必然的,難以適應(yīng)俯視或仰視的應(yīng)用場(chǎng)景。

圖六

圖七

圖八

　　三、全景球屏與西瓜皮球屏播放效果不同

　　西瓜皮球屏致命的弱點(diǎn)是南北二極不能正常播放圖像,圖像畸變集中于南北極區(qū)域(除非人工定制圖像源,)這是西瓜皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所決定的,因此在播放上沒(méi)太大的發(fā)展空間,參見(jiàn)上面4張照片(圖七、圖八)。而全景球屏由于基本顯示單元是四邊形的,它符合普通平面圖像源也是4邊形的特征,視頻圖像源可以1至6個(gè)(參見(jiàn)圖九左邊照片,圖像源為6個(gè)),因此全景球屏有更大的發(fā)展空間。它的b模式還能涵蓋西瓜皮球屏的播放模式,參見(jiàn)圖九的右邊的照片。

圖九

　　而西瓜皮球屏在播放模式上就顯得比較單一,只能播放一個(gè)圖像源,本質(zhì)上相當(dāng)于全景球屏的b模式。
從以上描述分析可以看出,全景球屏不論從結(jié)構(gòu)還是播放方式,本質(zhì)上是三維立體的,四邊形的,相當(dāng)于立方體削減部分像素而成球形。而西瓜皮球屏本質(zhì)上是二維平面的,三角形的,即將四邊形平面圖像圍成一圈(呈圓柱形)再大量削減上下兩極的象素(呈以赤道為底邊的三角形)而成球形。這是它們最根本的不同之處,從而引起播放方式和播放效果不同。

　　四、全景球屏的應(yīng)用與發(fā)展前景

　　1.高質(zhì)量球面圖像源的形成與播放
盡管早已出現(xiàn)了魚(yú)眼、廣角鏡等照相機(jī)產(chǎn)品,但是展示這些圖像的顯示媒介還是以平面顯示為主體,效果肯定不會(huì)理想。自從非平面投影式的外、內(nèi)球幕產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái),市場(chǎng)就有了對(duì)高質(zhì)量球面的視頻源的需求,為了提高了觀眾的體驗(yàn)度,一般球面視頻源是由人工制作,費(fèi)工且復(fù)雜使得它的的制作成本非常昂貴,這對(duì)推廣球幕影院也很不利。

　　可喜的是近來(lái)一些國(guó)外的數(shù)字公司,如GOPRO、三星、諾基亞、索尼、360、谷歌、FACEBOOK等紛紛推出全景球面攝像機(jī),它們有的由多個(gè)攝像頭組成,將拍攝到的多幅視頻源通過(guò)軟件進(jìn)行無(wú)縫拼接得了優(yōu)質(zhì)全景球面的視頻源,見(jiàn)圖十。最具代表的是GOPRO與FACEBOOK公司的由六個(gè)攝像頭組成的全景球面攝像機(jī),使得獲取優(yōu)質(zhì)的球面視頻源變得非常容易,球面視頻圖像源采集與形成原理與目前全景球屏的結(jié)構(gòu)與播放原理非常的相似,見(jiàn)圖十�？梢韵胂箅S著全景球屏推廣肯定會(huì)為全景球面攝像頭的應(yīng)用、推廣、發(fā)展提供一個(gè)絕佳機(jī)會(huì)。當(dāng)然反過(guò)來(lái)也對(duì)全景球屏來(lái)說(shuō)也是一個(gè)大利好,而這類應(yīng)用對(duì)于西瓜皮球屏而言比較困難。

圖十

　　2.六面全景球形屏在球幕影院的應(yīng)用前景
隨著LED顯示屏的穩(wěn)定性不斷上升與價(jià)格下滑,LED顯示屏與LED球形屏成為影院的顯示媒介已經(jīng)成為可能,特別是LED球形屏作為內(nèi)球幕影院具有很大優(yōu)勢(shì),如下圖所示(圖十一)。

圖十一

　　這主要得益于全景球面攝像機(jī)與民用小型無(wú)人機(jī)的推廣,使用民用無(wú)人機(jī)搭載全景球面攝像機(jī)拍攝山川、大海、城市鳥(niǎo)瞰等這些所得到的球幕視頻源較人工制作的球幕視頻源要來(lái)得真實(shí),且成本非常低廉。而這類應(yīng)用對(duì)于西瓜皮球屏而言比較困難。

　　可以預(yù)見(jiàn),隨著VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)發(fā)展,六面全景LED球形屏作為硬件設(shè)施,具有很大的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展前景。

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