哈尔滨工业大学重点实验室五通道球带幕虚拟展示环境

紧紧围绕立德树人根本任务，适应经济社会快速发展对人才培养的新要求、现代大学生成长的新特点、信息化时代教育教学的新规律，以提高学生实践能力和创新精神为核心，以现代信息技术为依托，以相关专业类急需的实验教学信息化内容为指向，以完整的实验教学项目为基础，建设示范性虚拟仿真实验教学项目，推动高校积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系，支撑高等教育教学质量全面提高。所以哈尔滨工业大学和北京四维灏景科技有限公司成功打造了国内高校中首个具备国际最先进水平的虚拟仿真实验教学实验室。

球带幕系统可高效并实用地组建曲面投影显示系统。北京四维灏景公司采用了当前最先进的模块化设计模式，4DP球带幕屏可迎合任何配置中的几乎所有全景显示要求。该款产品的方便、定制化和耐用性是无与伦比的，能够同时满足几乎所有实验室全景三维仿真需求。

学校、展馆、博物馆、实验室是一种载体,是主办方通过各种展览展示手段，来展示自己心中所想以及所拥有的产品或技术,以及成果等等的一个地方；而随着科技日新月异地变化，除传统的陈列展示外，展馆类显示系统逐渐成为展馆展示及宣传的重要手段；并且随着多媒体显示技术的发展，对整个显示系统的显示效果、震撼力、沉浸感等要求越来越高；而基于数字媒体播放技术与先进的主动3D融合技术相结合的数字多媒体播放显示系统能够很好满足大型场馆显示的需求；

该系统将多个显示终端集成起来，实现平面、立体视频片源的循环播放及点播，通过3D融合技术实现3D显示更高高分辨率、更大显示画面；并且该系统具有适应性强、扩展性强、节能、控制方便、操作简单方便等特点；

球带幕在模拟器中的应用

球带幕立体显示在展览展示中的优势

3D技术由于它具有更好的立体效果，最主要用在高端仿真，在某些行业的实验室；随着技术的进步，支持120HZ输入的投影机及图像处理系统成本的逐步减低，主动立体的应用将不断扩大，并且凭借主动3D立体显示优势，将逐渐取代被动式3D立体显示在展览展示领域中的应用地位；现如今3D立体显示主要应用方式为：大屏幕多媒体3D视频播放及显示、地投多媒体数字沙盘展示、各类仿真模拟器展馆应用。三通道主动立体系统不仅可以支持客户为两通道立体环境专门定制的内容在环幕上播放，同时支持普通的媒体文件直接在环幕上播放，支持unity3d、quest3d、virtools、catit 、Nibiru、WebMax等虚拟现实软件。

3D显示增强展览展示的创意显示效果

通过3D显示在展览展示方面应用，对相关显示展项可以提供更为进行具有创意性视频制作思路、最好显示技术及播放载体；

3D立体技术给人以较强的沉浸感

通过3D立体显示技术及3D多媒体视频制作技术，可以让参观者在观看视频具有身临其境的感受及效果；增强展示的效果及关注度；

最终实景效果

北京四维灏景科技有限公司针对穹幕影院、球幕影院、天幕影院系统设计展开 。穹顶影院、球幕影院投影系统综合运用 体感交互系统、虚拟现实系统与大型穹顶球幕显示系统结合，创造高画质的震撼观影效果，同时具有天象科普观赏、星空天体互动、宇宙探索体验、星空体感教学、数字天文科普教学这五种模式于一体的国内新型穹顶投影演示系统，颠覆性的改 变了只看不动的传统演示模式，系统配备丰富的节目内容。

该系统让青少年儿童沉浸在宇宙星系之中，观赏到浩瀚的宇宙星空，并与星空进行体 感交互，还可以在浩瀚的星空中进行翱翔，考察宇宙天体。充分激发青少年儿童科学探 知热情，从而创造出国内新型的交互式穹顶投影系统，综合形成具有体验性、知识性、 趣味性一体的大型科普教育场所。

该项目定位于一种创新形式的穹顶球幕全景交互体验科普讲堂，是在国内目前建成 的首个互动式数字化天象厅，颠覆了以往只看不动的传统天象厅概念，是以先进的虚拟 现实技术、VR 交互技术、丰富的天文科普类节目相结合的集多种功能于一体的国内创新 型互动式数字化天象厅。

项目具有多种功能模式，集天象科普观赏、星空互动教学、宇宙探索体验、数字天文科普教学这 4 种模式于一体，分别定位于科普观赏、互动/教学、 探索体验、科普主题课堂及天文热点活动。针对青少年、学生、游客、专家、领导等不 同类型进行模式选择，达到寓教于乐的完美结合。

北京四维灏景科技有限公司组建的 数字化天象厅联合实验室，保证系统内容的知识性、专业性、正确性，该展项系统以合 作方提供的现今最为真实、科学的天体数据做基础，互动选择任意星体，显示真实的距 离和亮度，保证了权威的专业知识性，有了专业准确的数据基础和数字化手段的完美结 合，才能名副其实称得上是数字化天象厅。在此基础上，学校的科普老师和全国各地的 天文学专家都可以在这里凭借该展项系统，充分发挥想象力和创造力，进行天文专业不 同级别上的创想科普教学与专题技术成果讲座。

穹顶投影系统采用先进的激光投影系统进行显示，创造国内领先的新型球幕全景交 互体验科普教育模式。通过多媒体信息化手段，模拟丰富多彩的宇宙真实形态，实现观 众与天文展示的实时交互，营造高画质、高沉浸感的震撼观影效果。将科普教育寓教于 乐，通过丰富的互动节目内容，激发公众参与热情，提升包头科技馆整体建设形象。

体验者来到穹顶投影系统区域，看到巨大的穹顶球幕在头顶上，形成巨大的震 撼感。游客通过平板电脑或交互设备选择体验内容，穹顶出现不同的天文节目影像。通过体感交互设备可任意场景的切换，多角度观察星系。宏观态势与局部特写虚拟 场景完美结合，可以瞬间从地球飞到月球或其它星体上观察星系外貌，在浩瀚的宇 宙中星际探索漫游。也可以登陆月球、火星或某个星体进行实地虚拟探索。

系统组成

穹顶投影系统设计采用投影系统进行显示，创造国内领先的新型球 幕全景交互体验科普教育模式。通过多媒体信息化手段，模拟丰富多彩的宇宙真实形态， 实现观众与天文展示的实时交互，营造高画质、高沉浸感的震撼观影效果。将科普教育 寓教于乐，通过丰富的互动节目内容，激发公众参与热情，提升整体建设形象。

穹顶投影系统的硬件部分分为投影显示分系统、扩声分系统、集中控制分系统、灯光分系统以及配套分系统组成。系统组成如下：

投影显示分系统主要由半球穹顶幕、融合机、投影机、图形工作站等组成。

音响扩声分系统采用 5.1 声道扩声进行建设，主要由主音箱、低音音箱、中置音箱、 环绕音箱、功放及发言无线话筒等组成。

集中（灯光）控制分系统采用先进的嵌入式控制系统，主要设备包含控制主机、主 控计算机、灯光控制模块、设备电源管理模块、控制软件组成。

配套分系统主要包含机房内的各个机柜以及环形走廊内的各个图文展板。

这些分系统内的硬件设备主要通过各种信号电缆互连起来构成整个系统的物理运 行平台。投影显示分系统负责接收和处理各个图形工作站实时生成的图像进行球幕画面 拼接、画面融合处理，并显示出来供参观人员观看；集中（灯光）控制分系统是整个系 统的支撑性分系统，主要负责整个系统各个主要设备的控制管理（投影机控制、工作站 控制等）、大厅环境控制管理（设备电源、灯光控制管理）；音响扩声分系统负责整个系 统的语言发言扩声、5.1 省道扩声等，为参观人员提供声音洪亮、音质饱满的仿真音响 扩声效果，配套保障分系统负责为整个系统的运行提供电力保障、安全防范保障和运行 保障等。系统物理结构如图所示。

为了保证整个穹顶球幕的显示效果，北京四维灏景科技有限公司专业生产穹顶幕、 球带幕、球幕、半球幕。

穹顶球幕采用钢架结构，整体为多边形框架无焊接式的螺丝组装，保证整个穹顶球 幕的受力、拉力均匀，控制整体的变形量。整个球幕为精确的球状幕。

拥有良好的反射率、吸音效果和较好的可清洁性，能够配合投影系统和音响系统显 示丰富多彩的节目。  穹顶球幕的直径为 10米，采用透声的金属银幕板，整体结构为钢架结构，内部是标准的半球体，球幕整体精度控制在±15 毫米范围之内。 银幕板安装方式为经线、纬线两个方向上搭接式安装，没有重叠； 银幕表面采用特殊涂层的配方技术（涂料为无毒、无味，符合环保要求），可增加有效反射系数、增益、涂层的柔性、强度、减少静电吸附；球幕的银幕板的边缘加工技 术，保证球幕的搭接缝的直线性与协调性；幕板边缘与竖梁和横梁的中线重合。 银幕板为微孔铝板，厚度 1mm，微孔直径为 1.5mm,开孔率为 18%。 球幕整体的微孔铝质球幕，能够擦洗，并不会影响质量。 穹顶球幕安装过程中幕的背面与外球幕之间留出足够空间用来容纳吸音棉、音箱、建筑管道和检修的空间。 为防止球幕内聚声、聚光现象，达到减噪的效果，球幕整体及球幕以下部分的球壁 四周全部应采用环保型阻燃吸音棉，有效的实现吸音隔音功能，阻止回音的产生，并对 球幕内做喷黑处理，有效防止光线聚光或反射。

产品图如下：

北京四维灏景科技有限公司成立于2001年，总部设在北京中关村高科技产业园，是一家以虚拟现实设备、视景仿真软件为主营业务的科技型公司。公司集中了一批优秀的拥有多年实际工作经验的工程技术人员。

公司拥有一支知识新颖、技术先进、经验丰富的高效率的管理体系和高素质的专业技术团队，拥有深厚质朴的企业文化底蕴；从事新产品开发、系统集成和安装调试。多年来四维灏景科技先后通中国高新企业证书，中关村高新企业证书；同时申请获得多项软件著作权。公司在电子沙盘、互动投影、增强现实、虚拟成像、多点触控、动感4D/5D影院、虚拟仿真、体感互动、数字签名、液晶拼接、三维动画制作、互动软件开发、多媒体智能中控等多媒体展览展示技术领域积累了丰富的行业经验。

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