哈爾濱工業(yè)大學重點實驗室五通道球帶幕虛擬展示環(huán)境

緊緊圍繞立德樹人根本任務，適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展對人才培養(yǎng)的新要求、現(xiàn)代大學生成長的新特點、信息化時代教育教學的新規(guī)律，以提高學生實踐能力和創(chuàng)新精神為核心，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，以相關(guān)專業(yè)類急需的實驗教學信息化內(nèi)容為指向，以完整的實驗教學項目為基礎，建設示范性虛擬仿真實驗教學項目，推動高校積極探索線上線下教學相結(jié)合的個性化、智能化、泛在化實驗教學新模式，形成專業(yè)布局合理、教學效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目示范新體系，支撐高等教育教學質(zhì)量全面提高。所以哈爾濱工業(yè)大學和北京四維灝景科技有限公司成功打造了國內(nèi)高校中首個具備國際最先進水平的虛擬仿真實驗教學實驗室。

球帶幕系統(tǒng)可高效并實用地組建曲面投影顯示系統(tǒng)。北京四維灝景公司采用了當前最先進的模塊化設計模式，4DP球帶幕屏可迎合任何配置中的幾乎所有全景顯示要求。該款產(chǎn)品的方便、定制化和耐用性是無與倫比的，能夠同時滿足幾乎所有實驗室全景三維仿真需求。

學校、展館、博物館、實驗室是一種載體,是主辦方通過各種展覽展示手段，來展示自己心中所想以及所擁有的產(chǎn)品或技術(shù),以及成果等等的一個地方；而隨著科技日新月異地變化，除傳統(tǒng)的陳列展示外，展館類顯示系統(tǒng)逐漸成為展館展示及宣傳的重要手段；并且隨著多媒體顯示技術(shù)的發(fā)展，對整個顯示系統(tǒng)的顯示效果、震撼力、沉浸感等要求越來越高；而基于數(shù)字媒體播放技術(shù)與先進的主動3D融合技術(shù)相結(jié)合的數(shù)字多媒體播放顯示系統(tǒng)能夠很好滿足大型場館顯示的需求；

該系統(tǒng)將多個顯示終端集成起來，實現(xiàn)平面、立體視頻片源的循環(huán)播放及點播，通過3D融合技術(shù)實現(xiàn)3D顯示更高高分辨率、更大顯示畫面；并且該系統(tǒng)具有適應性強、擴展性強、節(jié)能、控制方便、操作簡單方便等特點；

球帶幕在模擬器中的應用

球帶幕立體顯示在展覽展示中的優(yōu)勢

3D技術(shù)由于它具有更好的立體效果，最主要用在高端仿真，在某些行業(yè)的實驗室；隨著技術(shù)的進步，支持120HZ輸入的投影機及圖像處理系統(tǒng)成本的逐步減低，主動立體的應用將不斷擴大，并且憑借主動3D立體顯示優(yōu)勢，將逐漸取代被動式3D立體顯示在展覽展示領域中的應用地位；現(xiàn)如今3D立體顯示主要應用方式為：大屏幕多媒體3D視頻播放及顯示、地投多媒體數(shù)字沙盤展示、各類仿真模擬器展館應用。三通道主動立體系統(tǒng)不僅可以支持客戶為兩通道立體環(huán)境專門定制的內(nèi)容在環(huán)幕上播放，同時支持普通的媒體文件直接在環(huán)幕上播放，支持unity3d、quest3d、virtools、catit 、Nibiru、WebMax等虛擬現(xiàn)實軟件。

3D顯示增強展覽展示的創(chuàng)意顯示效果

通過3D顯示在展覽展示方面應用，對相關(guān)顯示展項可以提供更為進行具有創(chuàng)意性視頻制作思路、最好顯示技術(shù)及播放載體；

3D立體技術(shù)給人以較強的沉浸感

通過3D立體顯示技術(shù)及3D多媒體視頻制作技術(shù)，可以讓參觀者在觀看視頻具有身臨其境的感受及效果；增強展示的效果及關(guān)注度；

最終實景效果

北京四維灝景科技有限公司針對穹幕影院、球幕影院、天幕影院系統(tǒng)設計展開 。穹頂影院、球幕影院投影系統(tǒng)綜合運用 體感交互系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與大型穹頂球幕顯示系統(tǒng)結(jié)合，創(chuàng)造高畫質(zhì)的震撼觀影效果，同時具有天象科普觀賞、星空天體互動、宇宙探索體驗、星空體感教學、數(shù)字天文科普教學這五種模式于一體的國內(nèi)新型穹頂投影演示系統(tǒng)，顛覆性的改 變了只看不動的傳統(tǒng)演示模式，系統(tǒng)配備豐富的節(jié)目內(nèi)容。

該系統(tǒng)讓青少年兒童沉浸在宇宙星系之中，觀賞到浩瀚的宇宙星空，并與星空進行體 感交互，還可以在浩瀚的星空中進行翱翔，考察宇宙天體。充分激發(fā)青少年兒童科學探 知熱情，從而創(chuàng)造出國內(nèi)新型的交互式穹頂投影系統(tǒng)，綜合形成具有體驗性、知識性、 趣味性一體的大型科普教育場所。

該項目定位于一種創(chuàng)新形式的穹頂球幕全景交互體驗科普講堂，是在國內(nèi)目前建成 的首個互動式數(shù)字化天象廳，顛覆了以往只看不動的傳統(tǒng)天象廳概念，是以先進的虛擬 現(xiàn)實技術(shù)、VR 交互技術(shù)、豐富的天文科普類節(jié)目相結(jié)合的集多種功能于一體的國內(nèi)創(chuàng)新 型互動式數(shù)字化天象廳。

項目具有多種功能模式，集天象科普觀賞、星空互動教學、宇宙探索體驗、數(shù)字天文科普教學這 4 種模式于一體，分別定位于科普觀賞、互動/教學、 探索體驗、科普主題課堂及天文熱點活動。針對青少年、學生、游客、專家、領導等不 同類型進行模式選擇，達到寓教于樂的完美結(jié)合。

北京四維灝景科技有限公司組建的 數(shù)字化天象廳聯(lián)合實驗室，保證系統(tǒng)內(nèi)容的知識性、專業(yè)性、正確性，該展項系統(tǒng)以合 作方提供的現(xiàn)今最為真實、科學的天體數(shù)據(jù)做基礎，互動選擇任意星體，顯示真實的距 離和亮度，保證了權(quán)威的專業(yè)知識性，有了專業(yè)準確的數(shù)據(jù)基礎和數(shù)字化手段的完美結(jié) 合，才能名副其實稱得上是數(shù)字化天象廳。在此基礎上，學校的科普老師和全國各地的 天文學專家都可以在這里憑借該展項系統(tǒng)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，進行天文專業(yè)不 同級別上的創(chuàng)想科普教學與專題技術(shù)成果講座。

穹頂投影系統(tǒng)采用先進的激光投影系統(tǒng)進行顯示，創(chuàng)造國內(nèi)領先的新型球幕全景交 互體驗科普教育模式。通過多媒體信息化手段，模擬豐富多彩的宇宙真實形態(tài)，實現(xiàn)觀 眾與天文展示的實時交互，營造高畫質(zhì)、高沉浸感的震撼觀影效果。將科普教育寓教于 樂，通過豐富的互動節(jié)目內(nèi)容，激發(fā)公眾參與熱情，提升包頭科技館整體建設形象。

體驗者來到穹頂投影系統(tǒng)區(qū)域，看到巨大的穹頂球幕在頭頂上，形成巨大的震 撼感。游客通過平板電腦或交互設備選擇體驗內(nèi)容，穹頂出現(xiàn)不同的天文節(jié)目影像。通過體感交互設備可任意場景的切換，多角度觀察星系。宏觀態(tài)勢與局部特寫虛擬 場景完美結(jié)合，可以瞬間從地球飛到月球或其它星體上觀察星系外貌，在浩瀚的宇 宙中星際探索漫游。也可以登陸月球、火星或某個星體進行實地虛擬探索。

系統(tǒng)組成

穹頂投影系統(tǒng)設計采用投影系統(tǒng)進行顯示，創(chuàng)造國內(nèi)領先的新型球 幕全景交互體驗科普教育模式。通過多媒體信息化手段，模擬豐富多彩的宇宙真實形態(tài)， 實現(xiàn)觀眾與天文展示的實時交互，營造高畫質(zhì)、高沉浸感的震撼觀影效果。將科普教育 寓教于樂，通過豐富的互動節(jié)目內(nèi)容，激發(fā)公眾參與熱情，提升整體建設形象。

穹頂投影系統(tǒng)的硬件部分分為投影顯示分系統(tǒng)、擴聲分系統(tǒng)、集中控制分系統(tǒng)、燈光分系統(tǒng)以及配套分系統(tǒng)組成。系統(tǒng)組成如下：

投影顯示分系統(tǒng)主要由半球穹頂幕、融合機、投影機、圖形工作站等組成。

音響擴聲分系統(tǒng)采用 5.1 聲道擴聲進行建設，主要由主音箱、低音音箱、中置音箱、 環(huán)繞音箱、功放及發(fā)言無線話筒等組成。

集中（燈光）控制分系統(tǒng)采用先進的嵌入式控制系統(tǒng)，主要設備包含控制主機、主 控計算機、燈光控制模塊、設備電源管理模塊、控制軟件組成。

配套分系統(tǒng)主要包含機房內(nèi)的各個機柜以及環(huán)形走廊內(nèi)的各個圖文展板。

這些分系統(tǒng)內(nèi)的硬件設備主要通過各種信號電纜互連起來構(gòu)成整個系統(tǒng)的物理運 行平臺。投影顯示分系統(tǒng)負責接收和處理各個圖形工作站實時生成的圖像進行球幕畫面 拼接、畫面融合處理，并顯示出來供參觀人員觀看；集中（燈光）控制分系統(tǒng)是整個系 統(tǒng)的支撐性分系統(tǒng)，主要負責整個系統(tǒng)各個主要設備的控制管理（投影機控制、工作站 控制等）、大廳環(huán)境控制管理（設備電源、燈光控制管理）；音響擴聲分系統(tǒng)負責整個系 統(tǒng)的語言發(fā)言擴聲、5.1 省道擴聲等，為參觀人員提供聲音洪亮、音質(zhì)飽滿的仿真音響 擴聲效果，配套保障分系統(tǒng)負責為整個系統(tǒng)的運行提供電力保障、安全防范保障和運行 保障等。系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)如圖所示。

為了保證整個穹頂球幕的顯示效果，北京四維灝景科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)穹頂幕、 球帶幕、球幕、半球幕。

穹頂球幕采用鋼架結(jié)構(gòu)，整體為多邊形框架無焊接式的螺絲組裝，保證整個穹頂球 幕的受力、拉力均勻，控制整體的變形量。整個球幕為精確的球狀幕。

擁有良好的反射率、吸音效果和較好的可清潔性，能夠配合投影系統(tǒng)和音響系統(tǒng)顯 示豐富多彩的節(jié)目。? 穹頂球幕的直徑為 10米，采用透聲的金屬銀幕板，整體結(jié)構(gòu)為鋼架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是標準的半球體，球幕整體精度控制在±15 毫米范圍之內(nèi)。 銀幕板安裝方式為經(jīng)線、緯線兩個方向上搭接式安裝，沒有重疊； 銀幕表面采用特殊涂層的配方技術(shù)（涂料為無毒、無味，符合環(huán)保要求），可增加有效反射系數(shù)、增益、涂層的柔性、強度、減少靜電吸附；球幕的銀幕板的邊緣加工技 術(shù)，保證球幕的搭接縫的直線性與協(xié)調(diào)性；幕板邊緣與豎梁和橫梁的中線重合。 銀幕板為微孔鋁板，厚度 1mm，微孔直徑為 1.5mm,開孔率為 18%。 球幕整體的微孔鋁質(zhì)球幕，能夠擦洗，并不會影響質(zhì)量。 穹頂球幕安裝過程中幕的背面與外球幕之間留出足夠空間用來容納吸音棉、音箱、建筑管道和檢修的空間。 為防止球幕內(nèi)聚聲、聚光現(xiàn)象，達到減噪的效果，球幕整體及球幕以下部分的球壁 四周全部應采用環(huán)保型阻燃吸音棉，有效的實現(xiàn)吸音隔音功能，阻止回音的產(chǎn)生，并對 球幕內(nèi)做噴黑處理，有效防止光線聚光或反射。

產(chǎn)品圖如下：

北京四維灝景科技有限公司成立于2001年，總部設在北京中關(guān)村高科技產(chǎn)業(yè)園，是一家以虛擬現(xiàn)實設備、視景仿真軟件為主營業(yè)務的科技型公司。公司集中了一批優(yōu)秀的擁有多年實際工作經(jīng)驗的工程技術(shù)人員。

公司擁有一支知識新穎、技術(shù)先進、經(jīng)驗豐富的高效率的管理體系和高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)團隊，擁有深厚質(zhì)樸的企業(yè)文化底蘊；從事新產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)集成和安裝調(diào)試。多年來四維灝景科技先后通中國高新企業(yè)證書，中關(guān)村高新企業(yè)證書；同時申請獲得多項軟件著作權(quán)。公司在電子沙盤、互動投影、增強現(xiàn)實、虛擬成像、多點觸控、動感4D/5D影院、虛擬仿真、體感互動、數(shù)字簽名、液晶拼接、三維動畫制作、互動軟件開發(fā)、多媒體智能中控等多媒體展覽展示技術(shù)領域積累了豐富的行業(yè)經(jīng)驗。

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