LED大屏幕在电视台演播厅的应用

2018-02-21孙志萍

西部广播电视 2018年14期

孙志萍

（作者单位：河南广播电视台）

相较于传统的背投式电视墙，采用LED全彩显示屏组成的大屏幕电视墙具有亮度大﹑拼接简单且无缝﹑重量轻且节能等诸多优势。随着近年来LED显示屏技术的不断成熟以及其价格的降低，现如今电视台演播厅舞台中LED大屏幕的应用越来越普遍。利用LED大屏幕不断切换符合节目风格的背景，已成为目前舞美设计中的主要内容，并且近年来呈现出全景使用的态势。LED大屏幕在电视台演播厅中的应用能够以清晰逼真的背景画面强化节目的渲染力，所以在具体的应用过程中，使用者需要对LED大屏幕的基本情况及技术相关有所了解，同时做好对LED大屏幕的日常维护工作。

1 LED大屏幕应用概述

LED大屏幕在电视台演播厅的应用中有着丰富的表现力，不仅能够实现真实情境在线，也能够播放效果图像与视频资料，而且还凭借其灵活丰富的特点，能分割为二分屏﹑四分屏等，既有传统舞美布景不具备的灵活性，也能够充当灯光系统中的光源补充。比如电视台在演播厅录制大型综艺节目时，为了能够烘托节目效果常会利用各类LED大屏幕替代传统布景去呈现节目内容，包括彩幕屏﹑中央地台屏﹑天幕屏等；又如中小型演播厅，以新闻类与访谈类节目居多，这些节目制作在近来年也大量应用了LED大屏幕。可见，LED大屏幕在电视台演播厅中的应用已经成为新的发展趋势。

2 LED大屏幕在电视台演播厅应用中的硬件指标

2.1 灰度等级

所谓灰度，也即是指色阶或是灰阶，代表亮度明暗程度，也是决定现实色彩数的主要指标[1]。灰度等级具体指LED显示屏亮度从最亮到最暗间能够区分的亮度级数，灰度越高则代表显示的色彩越丰富，呈现的画面也更细腻，能够在细节方面表达更多内容。灰度等级与控制系统的A/D转换位数相关，而且需要系统的视频处理芯片﹑存储器与传输系统都应提供相应位数支持才能够确保灰度等级，通常来讲有无灰度﹑8级﹑16级﹑32级﹑64级﹑128级和256级等=等，LED大屏幕显示屏的灰度等级越高则说明色彩更艳丽。比如LED显示屏为8位处理系统，也即表明灰度等级为256级，说明从黑到白一共有256种亮度变化[2]。而在电视台演播厅的应用当中，LED大屏幕的灰度等级要确保高于256级，尽量采用1024灰度等级的产品。

2.2 刷新频率

LED显示屏显示数据每秒钟被重复显示的次数即是刷新频率，常见的刷新频率为60 Hz﹑120 Hz﹑240 Hz等，这一数值越高则代表图像显示效果就越稳定。在电视台演播厅的应用中，LED大屏幕的刷新频率应当高于120 Hz，才能确保图像显示不会出现闪烁现象，如此一来在摄像机的拍摄下，呈现在画面中的效果才会更好。

2.3 视角

当水平与垂直方向的亮度为LED显示屏法线方向亮度的50%时，这一观察方向与LED显示屏法线所构成的夹角为水平视角与垂直视角[3]。倘若LED显示屏的水平与垂直视角分别为120°与45°时，这一范围内进行观看能够让观众得到最佳观赏效果，而超过该范围，观众所看到的画面便是低于正常亮度50%的效果。可见LED显示屏的视角越大就覆盖的面积也就越广，能让更多观众观看到最佳效果，。

2.4 亮度

这里所指的亮度为LED显示屏在法线方向的平均亮度，这一指标与LED晶片的选材﹑封装方式及尺寸有着直接关系，晶片大则亮度高[4]。在电视台演播厅的应用中，通常会要求LED显示屏最高亮度要高于1000cd/m2，但实际上演播厅的环境较为昏暗，LED屏的亮度需要与演播厅的舞台灯光照度形成一定比例，因此在应用过程中LED大屏幕的亮度不应过亮，否则会导致LED屏幕在整个构图中出现“抢光”，主体照度不够，因此LED大屏幕在亮度方面都基本能够满足条件。

2.5 平整度

LED大屏幕在组装时，由于发光二极管﹑显示模块﹑显示模组会带来屏幕平面出现一定的凹凸偏差，局部的凸起或凹陷会造成屏幕可视角存在死角，所以在电视台演播厅的应用中，屏幕表面的平整度需控制在±1 mm之内。

3 LED大屏幕在电视台演播厅应用中的关键技术

要想LED大屏幕在电视台演播厅应用中实现最佳效果，不仅要在硬件选择方面重视各项指标的把控，还需做好关键技术的应用，从而提升LED显示屏的视觉效果。具体来讲，有以下几点关键技术。

3.1 逐点亮度校正技术

该技术能够实现每个像素点的亮度校正功能，即便是发光管的亮度存在差异，这项技术的调整能够使其亮度高度一致，进而呈现出完美的画面效果。每一块LED显示屏在生产中都会进行前后两次校正，一次为单元模组校正，另一次是整块显示屏的校正。由于校正过程中的所需设备及操作都较为简单，所以能够实现现场校正，也可在LED大屏幕使用一定时间后对出现不同衰减度的LED等进行校正，进而改善大屏幕现实不均匀的问题。

3.2 嘴唇同步技术

对于数字图像而言，特别是在对高清数字图像的处理过程中，出现帧率延迟的情况较为常见，但倘若延迟时间高于30 ms，观众则会察觉到明显的画音不同步问题，即说话人的声音与嘴型不同步。这类帧率延迟的问题出现在数字视频经过处理与还原等阶段，要想在图像处理过程中将其压缩至人们肉眼无法感知的阀值，需要用到嘴唇同步技术，在LED大屏幕控制系统设计的过程中，设计者不能够忽略这一问题的存在，在电视台演播厅的应用中需要采用嘴唇同步技术这一关键技术，确保数字视频帧速在60 fps时，其延迟在2帧以内，这样才能达到基本的嘴唇同步延迟要求。

3.3 高速刷新技术

从光电特性来看，LED与CRT之间存在较大差异，其中CRT的荧光粉受到电子束的轰击之下会出现一定时间的余影，而LED的电光相应速度要比CRT快很多，可达到纳秒级别[5]。可见LED大屏幕显示器的刷新频率要求要比CRT显示器高很多。在电视台演播厅的实际应用当中，LED大屏幕显示器的画面平均刷新速度应达到1800 Hz，最低亮度等级的刷新速度应当为600 Hz，换帧频率不得低于170，刷新占空比为4∶1，亮度损失率不得高于5%。如此一来，不管是呈现静态还是动态画面，观众都不会直接察觉到画面出现抖动﹑频闪﹑水波纹等现象，即便是长时间看屏幕，都不会产生视觉疲劳。

3.4 快速运动图像补偿技术

快速运动的图像在隔行向逐行转换时，其边沿容易产生锯齿与模糊的现象，相较于静态画面而言，动态画面的质量会显得更加难以控制。所以需要采取快速运用图像补偿技术，在确保静态画面清晰度的同时，提高动态图像的视觉效果。在电视台演播厅的应用中，LED显示屏应采用最为先进的三维动态侦测法，对每一帧画面展开实时函数探测，精准判别每一帧画面为静态还是动态，同时以自动生成相应的滤波器展开运动自适应滤波，之后利用相异的数字模型展开实时化处理，确保所有画面都处在最佳状态，达到快速运动图像补偿的目的。

4 LED大屏幕在电视台演播厅应用中的日常维护

在电视台演播厅的应用当中，LED大屏幕需要注意日常的运行维护工作，确保其故障得以及时发现与排除，从而保证电视节目的顺利进行与录制。

首先，需要确保LED显示屏大屏幕的应用环境达标，不得将其置于湿度过高的环境当中，以防带有湿气性质的物体渗入LED显示屏中，而LED显示屏内部一旦湿度升高，则极有可能造成LED显示屏内部零部件腐蚀，带来不可挽回的损坏。同时电源连接要确保供电稳定性，接地工作要完善良好，在极端恶劣天气，如强雷电﹑强对流天气中，最好不要使用LED设备。

其次，LED大屏幕在点亮播放状态下最好不要长时间呈现全部是白色﹑红色﹑绿色等纯色画面，避免出现因电流过大而导致电源线发热严重，进而导致LED灯损坏而缩短LED显示屏的使用寿命的现象，而且切不可对LED显示屏随意拆装与拼接。此外，LED大屏幕不可高强度使用，需保证每天有至少2小时的休息时间，而在梅雨时节LED大屏幕至少要每个星期使用一次以上。通常每个月需要点亮屏幕1次，时间维持在2小时以上。同时，对于LED大屏幕的养护，其表面可用酒精进行擦拭，或者用小毛刷﹑吸尘器将其细小灰尘吸走，不可直接用湿布进行擦拭，避免渗水。

最后，LED大屏幕的USB转串口线在使用过程中尽量不要热拔插。此外，电脑在对多个USB转串口进行识别的过程中，会给各个USB转串口分配统一的串口号，也就有可能造成部分USB转串口无法正常运行。所以，在应用多套控制系统时，技术人员可在“设备管理器”中去查看“端口（COM和LPT）”的每一套控制系统分配的串口号是否正确。另外，倘若有其他程序占用NovaLCTMars串口，便会导致NovaLCT-Mars对硬件操作不成功，所以需要对占用串口的程序予以关闭，之后在软件菜单中的“系统/重新连接”中选择重新连接，进而与控制系统相连。