DLP大屏在紧凑型演播室中的应用

徐乐研

（上海浦东广播电视台 技术中心，上海 200135）

浦东电视台是由原浦东有线电视台和原南汇电视台于2009年整合组建而成。以“新闻立台、财经兴台、影视强台”为发展战略，经过两次改版和完善，节目类型趋向多元化、多角度、多专业，并力争成为全国城市台的佼佼者。但由于办公位置的限制，用来主要出像的演播室条件较差，只有一个120 m2的半开放式演播室，要承担三档新闻类节目，两档财经类访谈节目的日播录制，长期以来是通过移动景片和主播桌来杜绝节目同质化的问题，但这种方式存在布置耗时长、位置不精确、移动频繁导致景片磨损加速、设备连接安全隐患等弊端，录制的画面全景不够整洁，只能使用单一景别、画面结构死板等缺陷。2012年4月全新改版，浦东电视台决定重点改造演播室，计划采取多元综合制景设计。利用DLP大屏、集合固定景片（见图1），通过灵活多样的节目形态和表现形式来提高节目录制效率和质量。本文通过对系统选型、系统特点、实际应用、使用建议等经验和改造中遇到的问题等方面进行阐述，供大家参考。

图1 改造后的演播室全景

1 系统选型

在各类综艺演播室和舞台广泛使用的LED显示屏技术虽然已经趋近成熟。由于舞台开阔，其取景方式一般以各级全景为主，所以LED显示屏对画面的质量影响并不大，但是在空间有限的新闻演播室中，LED显示屏画面一致性差和颗粒感强烈的缺点就被放大，具体体现在拍摄时，被摄体的轮廓受周边LED发光点的影响，边缘颗粒化严重，背景有马赛克现象，明显有损节目画面的技术质量。显然，目前LED显示屏不能满足中、小型演播室的需要。选取大屏的类型目前还有等离子拼接、液晶拼接和DLP拼接[1-3]。这几种拼接方式各有优缺点，大致区别为：

1）等离子拼接的优点是拼缝小、动态图像显示效果好，缺点是易灼屏、分辨力低、寿命低、亮度衰减不一致等。等离子拼接的缺点恰恰是新闻演播室拼接设备所必须要具备的内容，所以在进行设备选型时首先排除等离子拼接。

2）液晶拼接的优点是分辨力高、轻薄、经济、寿命长、施工简单等，缺点是拼接缝隙相对过大。在实际使用中，当摄像机与液晶拼接拉开距离，可以利用近大远小的光学特性弱化拼接缝隙，但这样就对演播室的空间要求很高，并且改善效果不明显，同时也会因为距离远而无法做有效的人屏互动。

3）DLP拼接的方式与其相比较，虽然体积大、价格昂贵、安装及维护费用高，但是拼接缝隙小的优点使其更适用于中、小型演播室。传统的DLP大屏采用UHP光源，存在以下缺点：灯泡寿命短，在大屏幕使用寿命期内，需要多次更换UHP灯泡，产生不菲的维护费用；备份能力不强，UHP灯泡的光源系统中，仅通过采用双灯热备份或冷备份的方式来规避灯泡发生故障带来的显示事故；发热量大，能耗比高，风路结构复杂，制冷风机的噪音大，屏幕的亮度和图像质量降低快。

经过实际的对比论证，选用了于2011年下半年投放市场的BARCO（巴可）基于LED光源的DLP。

2 系统特点

浦东电视台选用了BARCO（巴可）OVL-708演播室大屏系统，按照2行×3列方式组合成分辨力高达3072×1536的背景显示墙。显示控制为主备结构，由2台背景服务器和1台背景控制器组成。

背景控制器支持2路背景服务器信号输入和6路高清视频信号输入，2台背景服务器信号互为主备，6路视频输入信号可独立开窗，每个窗口都支持视频缩放的二维特技处理，支持窗口边框效果和高级键效果，同时可通过关键帧控制窗口飞行特效等，符合中、小型演播室设备少、占用空间少、功能全的使用要求。

BARCO（巴可）OVL-708演播室大屏系统采用了第二代高LED光源，采用3色18灯冗余备份技术来实现光源环节的高可靠性冗余设计。如果其中任何一个或几个发光体因某种原因而出现故障，其他LED发光体继续工作，从而保证不丢失关键图像色彩信息。结合BARCO公司专利的Sense6自动调整技术，在某个颜色发光体发生故障时，Sense6技术可以自动调整LED光源其他颜色芯片光输出，保证显示单元颜色的准确性，保证不同显示单元之间亮度和色彩的一致性。

灵活的输入电路系统具有优异的图像生成功能：1）多线程同步DVI-D提供各种频率或格式的输入信号；2）可以支持多种输出格式同时显示任何画面输入格式；3）采用的DVI接口2倍冗余双链输入设计，与大屏幕显示控制器主备设计或大屏幕显示控制器加直通视频信号方式相结合，可以保证输入端口一直可用，同时2路DVI接口可自动选择有信号的输入通路，确保大屏幕显示系统安全无故障运行。

2台背景服务器可通过控制器将2路信号中的任意一路切换到DLP大屏上，在背景服务器和DLP大屏之间布置双路光纤进行信息传输，实现2路×2台的冷、热备播放系统。

制冷系统采用巴可成熟的液冷技术。LED光源的温度与亮度、色彩质量和一致性有很大关系，并且直接影响LED光源的寿命。图2是某个知名LED光源厂家的LED寿命受温度影响的试验结果。

从图2曲线可以看到，LED光源必须工作在120℃以下的环境中才能保持最佳的工作状态，如果能将LED光源芯片工作温度从130℃降低到120℃，10℃的温度差别可以将LED光源的使用寿命提升1倍。BARCO公司在OVL系列产品中采用了先进的密闭式芯片液冷技术来对LED光源芯片进行有效冷却，能够将LED光源芯片最高工作温度控制在120℃左右，从而保证LED光源芯片80000 h的使用寿命。

图2 LED光源寿命图示

图3为浦东电视台某日使用中的大屏监测数据。当日室外温度为22℃，关闭空调的情况下，测得演播室室内温度为26℃。

图3 大屏控制软件实时监测数据（截图）

从图3可以看出，大屏在实际应用中的制冷效果非常好，各LED光源模块的工作温度可以控制在30℃～42℃，远小于影响LED光源性能的临界温度。这归功于巴可的液冷技术（见图4），因为液冷技术主要依靠冷却液密闭循环来对芯片进行冷却，冷却效果不受外界环境温度影响，对演播室安装位置的温度范围要求较低。而且，整体大屏工作噪音很低，符合国家标准，适应演播室的长时间运行。

图4 LED芯片直喷式液冷示意图

Sense6亮度和颜色自动调整技术让拼接而成的显示屏幕看起来像一块具有匹配颜色与长效亮度的大幅显示屏，因此从长期校准与稳定性而言，显示屏幕墙系统几乎不需要维修。

3 实际应用

3.1 此系统在实际使用中的优点与直观体会

1）发热量低、噪音小。测量得到屏幕背面的工作噪音为35～55 dB（A），不影响屏幕背面的工作区域；屏幕正面（0.5～1 m）噪音综合值为25～45 dB（A），符合演播室噪音标准，不影响演播区的正常拾音（见图5）。

图5 简易测量大屏幕前后噪音值（截图）

2）监测控制软件直观、方便，各项工作参数均可实时监测，可网络远程管理。

3）颜色对比度、饱和度高。

4）色温设置准确。固定可选择3200 K，6500 K，9300 K，用户自定义范围1900 K～9300 K。

5）可视角 178°/60°，可以方便分布多角度、多机位。

3.2 与理想效果的差距

1）色彩、亮度一致性调节困难。LED光源的DLP大屏由红、绿、蓝三种LED发光体组成，并通过红、绿、蓝三色产生全部颜色。任意一个发光体颜色的调节都会导致其他颜色发生改变，所以颜色一致性调节特别困难。另外，外接光源的干涉、摄像机拍摄角度的差异、多台摄像机之间在颜色一致性上的细微差别等，都容易造成各个拼接屏体在颜色一致性上存在细微偏差。

2）物理拼缝无法消除。由于演播室限制，摄像机与被摄主体的距离小于2.5 m的情况下，物理拼缝在画面中效果不是很理想，尤其是近景画面存在轻微缝合边的痕迹，在一定程度上影响画面的统一性。

3）色温对画面的影响很大。演播室中如果希望得到完美的质量，需要摄像机色温、灯光色温、DLP大屏色温差控制在合理的区间内。

4 使用建议

4.1 系统设备配置建议

1）建议使用同一厂家、系统兼容的设备。浦东电视台选用的Encore控制器为巴可公司生产的突出图层概念的切换器，信号输入、输出接口丰富、格式齐全，具有8×8个模式存储，输出、输入信号的格式完美匹配。

2）建议使用或逐步使用图文包装系统，为深化大屏的使用和人屏互动提供更方便、更高质的服务。

4.2 设备使用建议

1）背景服务器的安全考虑中，除了使用主备方式以外，还要考虑PC自身的防毒与插件，禁用更新、防火墙、弹窗与角标消息。

2）深入使用Encore控制器接口丰富、多样；窗口可缩放的二维处理特技；多达64个存储模式、切换方便等功能，结合DSK可上字幕功能，实现窗口飞行、内容替换、画中画等特技功能，丰富节目的播出形式。

3）多角度、多机位、多全景，并适当考虑运动镜头，从而防止在画面上形成类似蓝箱抠像的效果。

4）通过全景、角度全景、运动镜头等景别，可以丰富画面层次，减弱长时间单一景别的使用，充实整体节目出像画面的内容和主观评价的高度（见图6和图7）。

4.3 环境布置建议

1）使用大屏系统等于额外增加了演播室的一片平面光，特别是用在面积较小的演播室中，布光的要求尤为苛刻。除了上面提到的系统色温统一性的严格控制（各个摄像机的色温容值差控制在±100 K以内），还要掌握光源的对比特性、先进的布光设计思路。

（1）利用柔光、三基色灯具做面光，利用多灯组合，增加整体的受光面积，减小对屏幕的漫反射效应。在改造演播室而非新建的演播室中，灯架的位置往往不能做很大改动，所以重要考虑的是灯具、主持人、大屏三者的距离关系，既要在主光的强度和高低位置上多次试验，又要注意避免给大屏造成的光线反射。

（2）利用聚光灯做逆光，减少或取消偏斜的逆光，利用少而精的逆光位置，控制光比，避免大屏出现杂光污染或反射。

（3）由于5档节目的出像区别需要，使用站播、坐播、多位置、多角度的播报方式，使得本来难度就很大的布光设计更加复杂，需要在有限的灯光数量里，根据不同位置，多次反复尝试、调节，按照5档节目要求在调光台上做好标记。

2）根据大屏尺寸，设计的主持人位置与大屏越远越好（灯位与透视关系），减小不必要的布光难度和大屏缝隙效果。

3）在中、小型演播室中，合理设计和布置直播台和DLP大屏。通过合理设计和布置直播台位置，在不改变任何设备的情况下，DLP大屏背景墙可同时满足单人播报、双人播报、多人访谈，坐播和站播等多种节目形式（见图8和图9）。

4.4 背景内容建议

1）要对应所拼接大屏的总像素点，减少画面的畸变和内容的像素类模糊、变型。

2）背景播放内容选用色彩丰富、高对比度、高饱和度画面。

3）考虑色温与均衡度的影响，尽量杜绝使用纯白色，以及过多的黑色显示区域，可利用具有一定灰度的元素来寻求明暗对比。

4）制作内容要考虑大屏在摄像机画面中的亮度宽容比，减少使用高光、光晕、点光源的效果，以线、束代替。

5）背景素材运动速度缓慢，轨迹循环合理，防止出现入画背景乱、跳、闪的情况。

5 总结与展望

以上为浦东电视台120 m2综合演播室的改造经验，做到了合理、高效的利用空间，通过了解DLP大屏的特性，来充分利用它。改造完成后，演播室出像质量有明显提升、画面层次丰富、内容展示方式多样，并赢得了广泛的好评。希望能够在其他城市台改造演播室的时候起到借鉴作用。

更好地利用大屏，提升演播室出像效果，是接下来重点考虑的方向。高色温的LED灯光系统接近自然光，具有色彩自然，人物肤色透、亮、白的效果，并且很多地方台已经开始逐渐使用，用合理的能耗逐渐降低成本，为演播室的下一步改造计划提供了方向。使用大屏后，演播室多了一个内容发布平台，对演播室出像的互动方式也提供了更好的机会，人屏互动、屏屏互动、多角度取景、多轨迹运动等，各种技术类的深化改革增加内容可看性；利用网络资源、手持显示与控制设备丰富演播室的内容传递形式。广电技术包罗万象、瞬息万变，更新观念和创新方法迫在眉睫。传统的演播出像方式即将发生巨大的变化，快速、高效、新颖、趣味的演播室出像将会成为未来的主流。

[1]许凯.LED光源DLP关键技术浅析与实践[J].电视技术，2012，36（12）：81-84.

[2]田丰，廖薇，刘锦高.基于DLP的自由立体显示系统构建[J].电视技术，2010，34（3）：31-34.

[3]吴群锋.网管监控中心拼接大屏幕选型研究[J].电视技术，2011，35（16）：40-42.