等离子及拼接液晶大屏在电视演播室中的应用

陈 东，李建杰

（青岛电视台 新闻综合频道技术制作部，山东 青岛 266000）

2011年6月，青岛电视台为提高新闻类节目的质量，增加其可视性和灵活性，投入大量人力物力新建了一个100 m2的电视新闻直播演播室。该演播室空间大，结构独特，采用20块大屏布满四周格局,富有良好视觉效果和工作环境，多机位，多视角，集文案编辑、节目编排、演播导控等多种功能，可实现资讯、访谈、专题等多类型节目的录制或直播，承担着青岛电视台新闻、资讯、访谈等节目的录制任务。同时，作为青岛电视台对外展示的窗口，这个演播室的建设兼顾安全、可靠和美观，具有对外观瞻的功能。场景四周的位置设置了DLP背景大屏幕，其以高灵活、高性能、极美观的显示手段，带给主播区全新的播报体验和视觉冲击。DLP大屏幕不但为演播室增添了显示新元素，并带动节目的多层面互动，将作为整个演播室的视觉核心，形成一个唯美的全景观环境。

1 大屏系统构成

大屏系统共有20块大屏组成，包括14块46 in三菱液晶LCD屏，1块103 in松下等离子屏，1块85 in松下等离子屏、4块58 in松下等离子屏。其中，14块三菱LCD屏，按照2×7排列。

1）三菱LCD屏的特点

（1）7.3 mm拼接缝。超窄7.3 mm拼接缝（总宽），可使图像内容损失降到最低，确保图像的细腻性和完整性。

（2）高画质显示效果

①数字渐变电路。三菱独创的数字渐变电路可以实现全屏幕亮度分布的统一，也可确保各显示单元在全屏拼接配置下屏幕边缘呈现清晰、逼真的图像，达到最佳的亮度分布一致性，从根本上解决边缘亮度低的问题。

②色彩空间控制。三菱独创的数字空间控制电路，可以确保全屏幕色彩的平衡和调和，动态调节补偿显示单元间色彩和亮度的差异，从而实现全屏拼接亮色参数的统一。

（3）动态色彩亮度平衡

通过内置的亮度传感器每2 s交换一次已测量到的亮度数据，亮度智能调整系统能在操作期间保持屏幕的亮度一致。

（4）内置嵌入式处理器

LCD拼接系统的每一块显示单元都具有内部数据处理功能，每一块面板可同时显示多达6个窗口，为显示系统信号备份提供了硬件物理接口和双极热备。

（5）简单前维护

前维护的系统设计可以实现显示墙靠墙安装，节省背部维护空间，确保维修人员可以直接在每一块LCD面板前面将其拉出来，极大的方便了日后的维护操作。

2）系统构成主要分为两部分：LCD大屏幕显示部分，主、备路控制系统部分如图1所示。

图1 LCD大屏幕显示主、备路控制系统示意图

3）LCD大屏幕显示部分

采用三菱46 in超窄边LCD按照2行7列拼接组合成数字拼接背景墙，其内置控制器实现高分辨力图像拼接显示功能。DLP系统内部通过RS-422实现14台DLP联动控制，每台DLP配置1块双DVI卡实现信号拼接显示功能。

（1）控制板，如图2所示。

控制板部分包含拨码开关、网口、RS-232、RS-422输入输出。

图2 控制信号板

拨码开关：主要对各个DLP显示单元进行主从关系设置；网口：主要是系统内部网络控制方式；RS-232：系统内部控制方式；RS-422：系统内部联动控制；无线遥控器端口：系统内部控制方式。

（2）信号输入板，如图3所示。

图3 输入信号板

本系统采用双路DVI-D信号输入板，支持最高分辨力1920×1080，通过该输入板内置控制器，实现系统对外来控制器高分辨力图像的拼接。

4）主备控制系统部分

控制系统分为主、备两路双极备份方式，可以确保控制系统安全，互补，稳定。

主路控制系统采用爱迪普公司的控制器，在第4部分作详细介绍，与LCD大屏幕接口为数字DVI。

备路控制系统采用HP公司专业图形工作站，与LCD大屏幕接口为数字DVI。

主备两路控制系统均和LCD拼接屏内置信号处理器相连，可以实现主备两路系统的双极热备功能。主备控制系统通过三菱内置控制器实现切换，切换时间1 s内。

5）系统的操作使用

系统的开关机有两种方式，一是通过遥控器开关，二是通过控制软件开关。

2 拼接屏应急模式切换

直播过程中，背景大屏若出现故障，将严重影响播出效果，此系统提供了应急切换措施。

1）LCD液晶屏应急切换，有两种方式：

方式一：遥控器。通过遥控器选择“001”或者“002”。“001”显示主路艾迪普控制器信号；“002”显示备路HP-Z400控制器信号。

方式二：控制软件。打开研华工控机，在“窗口布局模式”界面的“模式ID”中输入“1”或“2”。“1”表示主路艾迪普控制系统；“2”表示备路HP-Z400控制系统。

输入相应模式号码后，点击“调用已有模式”，即可进行主备路模式调用切换。播出时把备路信号调成与主路信号一样的视频信号，便于及时切换。

2）松下等离子（尺寸103，85）应急模式切换。主路信号为艾迪普控制器输出，备路信号为矩阵SDI信号源，备路信号调成室外摄像机城市眼信号。主备路切换通过控制软件Multi PDP Monitoring Software进行通道选择切换，切换时间1 s。

3 大屏控制系统

背景墙最直接和最本质的需求是显示效果的改善，由一成不变的固定景片改为灵活调用的视频和图片。调用视频和图片主要由大屏控制系统来完成，系统如图4所示。

图4 大屏控制系统图

1）系统的核心设备为12×20图像拼接控制器，主要功能是将一个完整的图像信号划分成多个信号，分配给多个显示单元，同时组成一个大的显示屏幕来显示动态画面，具有以下特点：

（1）图像视窗在全屏范围内可任意缩放、叠加、漫游；

（2）高效处理能力和优秀的稳定性；

（3）整体模块化设计；

（4）启动速度快，全实时处理；

（5）支持DVI输入输出；

（6）控制方式用RS232串口；

（7）纯硬件构架；

（8）安全性好，拼接控制器无操作系统，病毒无法感染，可经受频繁开关机；

（9）支持20块屏幕拼接，每个屏幕可开4个窗口，可任意调整其长宽比。

控制系统通过RS232串口由大屏显示智能调度系统MediaLive来完成，图5是用户界面。

选择一个窗口，输入源可任意调入，将所有的窗口的位置，大小及输入源及布局调整完成后可将场景保存，在需要调用时，读取即可。

图5 用户界面（截图）

2）DVI传输

通过DVI格式输入信号和输出信号，可以形成一条从输入源到显示屏的全数字信号通路。

输出端从拼接器到显示屏最长处达到80 m，若用铜芯线超过15 m，DVI信号会有衰减，采用光纤传输；输入端距离拼接器度不超过10 m，用DVI线即可。

3）输入信号源

输入源共有12路，1～4路为iPlayer1，4～8路为iPlay⁃er2。iPlayer（智能视景播出系统）是一款大屏幕、高分辨力的视频及图文播出软件，该款软件用于2K、4K等高分辨力视频播出，播出的内容包括动画序列、图片、视频文件和实时视频。支持大屏幕融合、拼接等技术的视频播放，为大屏幕提供高分辨力、高清晰度的视频播放，支持高标清混合播出，可根据不同的需求实现不同的屏幕分割方案，并且可以自由组合和分配，为节目的包装和设计提供更广阔的空间。iPlayer作为大屏显示智能调度系统Media Live系统的一个重要组成部分，可以通过网络的方式实现远程受控，操作人员不需要守在机器旁边，通过远端的控制程序达到控制播出效果的目的。iPlayer1与iPlayer2功能相同可互为备份。9路为演播室视频矩阵1路输出，经SDI转DVI信号转换器输入；10路预留；11路为视频切换台辅助输出，经SDI转DVI信号转换器输入，信号源可由导播直接控制，用于新闻直播连线开窗，方便快捷；12路为在线包装系统，它是集图文制作与播出于一身的三维在线节目包装系统。图6为实景图。

4 维护心得

大屏幕系统自使用以来运行比较稳定，但也出现了一些问题：

1）iPlayer2在播出过程中死机，图像为静帧，经检查是由于显卡温度过高所致，监测已经超过100°C，仔细检查发现机箱后一风扇电源线断，造成显卡散热不良，焊接后正常，此故障未在出现。

图6 实景图

2）iPlayer2在播出过程出现瞬间黑屏，闪几帧后又正常，且根据动画时间循环出现，这种现象属于软故障，不易解决。首先检查是否是拼接处理器输入口的问题，把iPlayer2的4个DVI输出线接在iPlayer1上，打开iPlay⁃er1播放视频动画，没有闪黑现象，说明拼接处理器输入口是好的，问题出在iPlayer2本身。打开Windows7体验指数，重新评估，并把视觉效果调为最佳，闪黑现象不再出现。

3）开机后，发现第8块LCD液晶屏不亮，切换到备路正常，说明液晶屏是好的，问题可能在传输环节，先换光接收机，大屏依旧不亮，后到拼接处理器输出口换光发机，大屏显示正常，说明光发机已坏。

4）通过处理以上几种故障，认为做好大屏维护要做到以下3点：

（1）节目开始前1小时开机，才能有足够的时间发现并处理各种故障。

（2）充分了解大屏系统的结构及各种软件的使用方法，才能快速判断故障所在。

（3）由于iPlayer有4路DVI信号输出，显卡温度较高，随时通过软件监测显卡GPU温度，并保持散热良好，节目结束后，及时关闭大屏及控制系统，增加其使用寿命。

5 小结

大屏幕系统自投入使用近一年以来，完成了每日新闻节目直播、录制，系统强大的信号处理能力和兼容性也极大地提高了演播室播出的灵活性和便利性。特别是在2011年青岛胶州湾跨海大桥、青岛至黄岛海底隧道开通仪式直播中得到了充分的展现，充分满足了观众的视觉愿望，提高了电视节目的收视率。