DLP大屏在緊湊型演播室中的應用

徐樂研

（上海浦東廣播電視臺 技術中心，上海 200135）

浦東電視臺是由原浦東有線電視臺和原南匯電視臺于2009年整合組建而成。以“新聞立臺、財經興臺、影視強臺”為發展戰略，經過兩次改版和完善，節目類型趨向多元化、多角度、多專業，并力爭成為全國城市臺的佼佼者。但由于辦公位置的限制，用來主要出像的演播室條件較差，只有一個120 m2的半開放式演播室，要承擔三檔新聞類節目，兩檔財經類訪談節目的日播錄制，長期以來是通過移動景片和主播桌來杜絕節目同質化的問題，但這種方式存在布置耗時長、位置不精確、移動頻繁導致景片磨損加速、設備連接安全隱患等弊端，錄制的畫面全景不夠整潔，只能使用單一景別、畫面結構死板等缺陷。2012年4月全新改版，浦東電視臺決定重點改造演播室，計劃采取多元綜合制景設計。利用DLP大屏、集合固定景片（見圖1），通過靈活多樣的節目形態和表現形式來提高節目錄制效率和質量。本文通過對系統選型、系統特點、實際應用、使用建議等經驗和改造中遇到的問題等方面進行闡述，供大家參考。

圖1 改造后的演播室全景

1 系統選型

在各類綜藝演播室和舞臺廣泛使用的LED顯示屏技術雖然已經趨近成熟。由于舞臺開闊，其取景方式一般以各級全景為主，所以LED顯示屏對畫面的質量影響并不大，但是在空間有限的新聞演播室中，LED顯示屏畫面一致性差和顆粒感強烈的缺點就被放大，具體體現在拍攝時，被攝體的輪廓受周邊LED發光點的影響，邊緣顆?；瘒乐?，背景有馬賽克現象，明顯有損節目畫面的技術質量。顯然，目前LED顯示屏不能滿足中、小型演播室的需要。選取大屏的類型目前還有等離子拼接、液晶拼接和DLP拼接[1-3]。這幾種拼接方式各有優缺點，大致區別為：

1）等離子拼接的優點是拼縫小、動態圖像顯示效果好，缺點是易灼屏、分辨力低、壽命低、亮度衰減不一致等。等離子拼接的缺點恰恰是新聞演播室拼接設備所必須要具備的內容，所以在進行設備選型時首先排除等離子拼接。

2）液晶拼接的優點是分辨力高、輕薄、經濟、壽命長、施工簡單等，缺點是拼接縫隙相對過大。在實際使用中，當攝像機與液晶拼接拉開距離，可以利用近大遠小的光學特性弱化拼接縫隙，但這樣就對演播室的空間要求很高，并且改善效果不明顯，同時也會因為距離遠而無法做有效的人屏互動。

3）DLP拼接的方式與其相比較，雖然體積大、價格昂貴、安裝及維護費用高，但是拼接縫隙小的優點使其更適用于中、小型演播室。傳統的DLP大屏采用UHP光源，存在以下缺點：燈泡壽命短，在大屏幕使用壽命期內，需要多次更換UHP燈泡，產生不菲的維護費用；備份能力不強，UHP燈泡的光源系統中，僅通過采用雙燈熱備份或冷備份的方式來規避燈泡發生故障帶來的顯示事故；發熱量大，能耗比高，風路結構復雜，制冷風機的噪音大，屏幕的亮度和圖像質量降低快。

經過實際的對比論證，選用了于2011年下半年投放市場的BARCO（巴可）基于LED光源的DLP。

2 系統特點

浦東電視臺選用了BARCO（巴可）OVL-708演播室大屏系統，按照2行×3列方式組合成分辨力高達3072×1536的背景顯示墻。顯示控制為主備結構，由2臺背景服務器和1臺背景控制器組成。

背景控制器支持2路背景服務器信號輸入和6路高清視頻信號輸入，2臺背景服務器信號互為主備，6路視頻輸入信號可獨立開窗，每個窗口都支持視頻縮放的二維特技處理，支持窗口邊框效果和高級鍵效果，同時可通過關鍵幀控制窗口飛行特效等，符合中、小型演播室設備少、占用空間少、功能全的使用要求。

BARCO（巴可）OVL-708演播室大屏系統采用了第二代高LED光源，采用3色18燈冗余備份技術來實現光源環節的高可靠性冗余設計。如果其中任何一個或幾個發光體因某種原因而出現故障，其他LED發光體繼續工作，從而保證不丟失關鍵圖像色彩信息。結合BARCO公司專利的Sense6自動調整技術，在某個顏色發光體發生故障時，Sense6技術可以自動調整LED光源其他顏色芯片光輸出，保證顯示單元顏色的準確性，保證不同顯示單元之間亮度和色彩的一致性。

靈活的輸入電路系統具有優異的圖像生成功能：1）多線程同步DVI-D提供各種頻率或格式的輸入信號；2）可以支持多種輸出格式同時顯示任何畫面輸入格式；3）采用的DVI接口2倍冗余雙鏈輸入設計，與大屏幕顯示控制器主備設計或大屏幕顯示控制器加直通視頻信號方式相結合，可以保證輸入端口一直可用，同時2路DVI接口可自動選擇有信號的輸入通路，確保大屏幕顯示系統安全無故障運行。

2臺背景服務器可通過控制器將2路信號中的任意一路切換到DLP大屏上，在背景服務器和DLP大屏之間布置雙路光纖進行信息傳輸，實現2路×2臺的冷、熱備播放系統。

制冷系統采用巴可成熟的液冷技術。LED光源的溫度與亮度、色彩質量和一致性有很大關系，并且直接影響LED光源的壽命。圖2是某個知名LED光源廠家的LED壽命受溫度影響的試驗結果。

從圖2曲線可以看到，LED光源必須工作在120℃以下的環境中才能保持最佳的工作狀態，如果能將LED光源芯片工作溫度從130℃降低到120℃，10℃的溫度差別可以將LED光源的使用壽命提升1倍。BARCO公司在OVL系列產品中采用了先進的密閉式芯片液冷技術來對LED光源芯片進行有效冷卻，能夠將LED光源芯片最高工作溫度控制在120℃左右，從而保證LED光源芯片80000 h的使用壽命。

圖2 LED光源壽命圖示

圖3為浦東電視臺某日使用中的大屏監測數據。當日室外溫度為22℃，關閉空調的情況下，測得演播室室內溫度為26℃。

圖3 大屏控制軟件實時監測數據（截圖）

從圖3可以看出，大屏在實際應用中的制冷效果非常好，各LED光源模塊的工作溫度可以控制在30℃～42℃，遠小于影響LED光源性能的臨界溫度。這歸功于巴可的液冷技術（見圖4），因為液冷技術主要依靠冷卻液密閉循環來對芯片進行冷卻，冷卻效果不受外界環境溫度影響，對演播室安裝位置的溫度范圍要求較低。而且，整體大屏工作噪音很低，符合國家標準，適應演播室的長時間運行。

圖4 LED芯片直噴式液冷示意圖

Sense6亮度和顏色自動調整技術讓拼接而成的顯示屏幕看起來像一塊具有匹配顏色與長效亮度的大幅顯示屏，因此從長期校準與穩定性而言，顯示屏幕墻系統幾乎不需要維修。

3 實際應用

3.1 此系統在實際使用中的優點與直觀體會

1）發熱量低、噪音小。測量得到屏幕背面的工作噪音為35～55 dB（A），不影響屏幕背面的工作區域；屏幕正面（0.5～1 m）噪音綜合值為25～45 dB（A），符合演播室噪音標準，不影響演播區的正常拾音（見圖5）。

圖5 簡易測量大屏幕前后噪音值（截圖）

2）監測控制軟件直觀、方便，各項工作參數均可實時監測，可網絡遠程管理。

3）顏色對比度、飽和度高。

4）色溫設置準確。固定可選擇3200 K，6500 K，9300 K，用戶自定義范圍1900 K～9300 K。

5）可視角 178°/60°，可以方便分布多角度、多機位。

3.2 與理想效果的差距

1）色彩、亮度一致性調節困難。LED光源的DLP大屏由紅、綠、藍三種LED發光體組成，并通過紅、綠、藍三色產生全部顏色。任意一個發光體顏色的調節都會導致其他顏色發生改變，所以顏色一致性調節特別困難。另外，外接光源的干涉、攝像機拍攝角度的差異、多臺攝像機之間在顏色一致性上的細微差別等，都容易造成各個拼接屏體在顏色一致性上存在細微偏差。

2）物理拼縫無法消除。由于演播室限制，攝像機與被攝主體的距離小于2.5 m的情況下，物理拼縫在畫面中效果不是很理想，尤其是近景畫面存在輕微縫合邊的痕跡，在一定程度上影響畫面的統一性。

3）色溫對畫面的影響很大。演播室中如果希望得到完美的質量，需要攝像機色溫、燈光色溫、DLP大屏色溫差控制在合理的區間內。

4 使用建議

4.1 系統設備配置建議

1）建議使用同一廠家、系統兼容的設備。浦東電視臺選用的Encore控制器為巴可公司生產的突出圖層概念的切換器，信號輸入、輸出接口豐富、格式齊全，具有8×8個模式存儲，輸出、輸入信號的格式完美匹配。

2）建議使用或逐步使用圖文包裝系統，為深化大屏的使用和人屏互動提供更方便、更高質的服務。

4.2 設備使用建議

1）背景服務器的安全考慮中，除了使用主備方式以外，還要考慮PC自身的防毒與插件，禁用更新、防火墻、彈窗與角標消息。

2）深入使用Encore控制器接口豐富、多樣；窗口可縮放的二維處理特技；多達64個存儲模式、切換方便等功能，結合DSK可上字幕功能，實現窗口飛行、內容替換、畫中畫等特技功能，豐富節目的播出形式。

3）多角度、多機位、多全景，并適當考慮運動鏡頭，從而防止在畫面上形成類似藍箱摳像的效果。

4）通過全景、角度全景、運動鏡頭等景別，可以豐富畫面層次，減弱長時間單一景別的使用，充實整體節目出像畫面的內容和主觀評價的高度（見圖6和圖7）。

4.3 環境布置建議

1）使用大屏系統等于額外增加了演播室的一片平面光，特別是用在面積較小的演播室中，布光的要求尤為苛刻。除了上面提到的系統色溫統一性的嚴格控制（各個攝像機的色溫容值差控制在±100 K以內），還要掌握光源的對比特性、先進的布光設計思路。

（1）利用柔光、三基色燈具做面光，利用多燈組合，增加整體的受光面積，減小對屏幕的漫反射效應。在改造演播室而非新建的演播室中，燈架的位置往往不能做很大改動，所以重要考慮的是燈具、主持人、大屏三者的距離關系，既要在主光的強度和高低位置上多次試驗，又要注意避免給大屏造成的光線反射。

（2）利用聚光燈做逆光，減少或取消偏斜的逆光，利用少而精的逆光位置，控制光比，避免大屏出現雜光污染或反射。

（3）由于5檔節目的出像區別需要，使用站播、坐播、多位置、多角度的播報方式，使得本來難度就很大的布光設計更加復雜，需要在有限的燈光數量里，根據不同位置，多次反復嘗試、調節，按照5檔節目要求在調光臺上做好標記。

2）根據大屏尺寸，設計的主持人位置與大屏越遠越好（燈位與透視關系），減小不必要的布光難度和大屏縫隙效果。

3）在中、小型演播室中，合理設計和布置直播臺和DLP大屏。通過合理設計和布置直播臺位置，在不改變任何設備的情況下，DLP大屏背景墻可同時滿足單人播報、雙人播報、多人訪談，坐播和站播等多種節目形式（見圖8和圖9）。

4.4 背景內容建議

1）要對應所拼接大屏的總像素點，減少畫面的畸變和內容的像素類模糊、變型。

2）背景播放內容選用色彩豐富、高對比度、高飽和度畫面。

3）考慮色溫與均衡度的影響，盡量杜絕使用純白色，以及過多的黑色顯示區域，可利用具有一定灰度的元素來尋求明暗對比。

4）制作內容要考慮大屏在攝像機畫面中的亮度寬容比，減少使用高光、光暈、點光源的效果，以線、束代替。

5）背景素材運動速度緩慢，軌跡循環合理，防止出現入畫背景亂、跳、閃的情況。

5 總結與展望

以上為浦東電視臺120 m2綜合演播室的改造經驗，做到了合理、高效的利用空間，通過了解DLP大屏的特性，來充分利用它。改造完成后，演播室出像質量有明顯提升、畫面層次豐富、內容展示方式多樣，并贏得了廣泛的好評。希望能夠在其他城市臺改造演播室的時候起到借鑒作用。

更好地利用大屏，提升演播室出像效果，是接下來重點考慮的方向。高色溫的LED燈光系統接近自然光，具有色彩自然，人物膚色透、亮、白的效果，并且很多地方臺已經開始逐漸使用，用合理的能耗逐漸降低成本，為演播室的下一步改造計劃提供了方向。使用大屏后，演播室多了一個內容發布平臺，對演播室出像的互動方式也提供了更好的機會，人屏互動、屏屏互動、多角度取景、多軌跡運動等，各種技術類的深化改革增加內容可看性；利用網絡資源、手持顯示與控制設備豐富演播室的內容傳遞形式。廣電技術包羅萬象、瞬息萬變，更新觀念和創新方法迫在眉睫。傳統的演播出像方式即將發生巨大的變化，快速、高效、新穎、趣味的演播室出像將會成為未來的主流。

[1]許凱.LED光源DLP關鍵技術淺析與實踐[J].電視技術，2012，36（12）：81-84.

[2]田豐，廖薇，劉錦高.基于DLP的自由立體顯示系統構建[J].電視技術，2010，34（3）：31-34.

[3]吳群鋒.網管監控中心拼接大屏幕選型研究[J].電視技術，2011，35（16）：40-42.