等離子及拼接液晶大屏在電視演播室中的應用

陳 東，李建杰

（青島電視臺 新聞綜合頻道技術制作部，山東 青島 266000）

2011年6月，青島電視臺為提高新聞類節目的質量，增加其可視性和靈活性，投入大量人力物力新建了一個100 m2的電視新聞直播演播室。該演播室空間大，結構獨特，采用20塊大屏布滿四周格局,富有良好視覺效果和工作環境，多機位，多視角，集文案編輯、節目編排、演播導控等多種功能，可實現資訊、訪談、專題等多類型節目的錄制或直播，承擔著青島電視臺新聞、資訊、訪談等節目的錄制任務。同時，作為青島電視臺對外展示的窗口，這個演播室的建設兼顧安全、可靠和美觀，具有對外觀瞻的功能。場景四周的位置設置了DLP背景大屏幕，其以高靈活、高性能、極美觀的顯示手段，帶給主播區全新的播報體驗和視覺沖擊。DLP大屏幕不但為演播室增添了顯示新元素，并帶動節目的多層面互動，將作為整個演播室的視覺核心，形成一個唯美的全景觀環境。

1 大屏系統構成

大屏系統共有20塊大屏組成，包括14塊46 in三菱液晶LCD屏，1塊103 in松下等離子屏，1塊85 in松下等離子屏、4塊58 in松下等離子屏。其中，14塊三菱LCD屏，按照2×7排列。

1）三菱LCD屏的特點

（1）7.3 mm拼接縫。超窄7.3 mm拼接縫（總寬），可使圖像內容損失降到最低，確保圖像的細膩性和完整性。

（2）高畫質顯示效果

①數字漸變電路。三菱獨創的數字漸變電路可以實現全屏幕亮度分布的統一，也可確保各顯示單元在全屏拼接配置下屏幕邊緣呈現清晰、逼真的圖像，達到最佳的亮度分布一致性，從根本上解決邊緣亮度低的問題。

②色彩空間控制。三菱獨創的數字空間控制電路，可以確保全屏幕色彩的平衡和調和，動態調節補償顯示單元間色彩和亮度的差異，從而實現全屏拼接亮色參數的統一。

（3）動態色彩亮度平衡

通過內置的亮度傳感器每2 s交換一次已測量到的亮度數據，亮度智能調整系統能在操作期間保持屏幕的亮度一致。

（4）內置嵌入式處理器

LCD拼接系統的每一塊顯示單元都具有內部數據處理功能，每一塊面板可同時顯示多達6個窗口，為顯示系統信號備份提供了硬件物理接口和雙極熱備。

（5）簡單前維護

前維護的系統設計可以實現顯示墻靠墻安裝，節省背部維護空間，確保維修人員可以直接在每一塊LCD面板前面將其拉出來，極大的方便了日后的維護操作。

2）系統構成主要分為兩部分：LCD大屏幕顯示部分，主、備路控制系統部分如圖1所示。

圖1 LCD大屏幕顯示主、備路控制系統示意圖

3）LCD大屏幕顯示部分

采用三菱46 in超窄邊LCD按照2行7列拼接組合成數字拼接背景墻，其內置控制器實現高分辨力圖像拼接顯示功能。DLP系統內部通過RS-422實現14臺DLP聯動控制，每臺DLP配置1塊雙DVI卡實現信號拼接顯示功能。

（1）控制板，如圖2所示。

控制板部分包含撥碼開關、網口、RS-232、RS-422輸入輸出。

圖2 控制信號板

撥碼開關：主要對各個DLP顯示單元進行主從關系設置；網口：主要是系統內部網絡控制方式；RS-232：系統內部控制方式；RS-422：系統內部聯動控制；無線遙控器端口：系統內部控制方式。

（2）信號輸入板，如圖3所示。

圖3 輸入信號板

本系統采用雙路DVI-D信號輸入板，支持最高分辨力1920×1080，通過該輸入板內置控制器，實現系統對外來控制器高分辨力圖像的拼接。

4）主備控制系統部分

控制系統分為主、備兩路雙極備份方式，可以確保控制系統安全，互補，穩定。

主路控制系統采用愛迪普公司的控制器，在第4部分作詳細介紹，與LCD大屏幕接口為數字DVI。

備路控制系統采用HP公司專業圖形工作站，與LCD大屏幕接口為數字DVI。

主備兩路控制系統均和LCD拼接屏內置信號處理器相連，可以實現主備兩路系統的雙極熱備功能。主備控制系統通過三菱內置控制器實現切換，切換時間1 s內。

5）系統的操作使用

系統的開關機有兩種方式，一是通過遙控器開關，二是通過控制軟件開關。

2 拼接屏應急模式切換

直播過程中，背景大屏若出現故障，將嚴重影響播出效果，此系統提供了應急切換措施。

1）LCD液晶屏應急切換，有兩種方式：

方式一：遙控器。通過遙控器選擇“001”或者“002”。“001”顯示主路艾迪普控制器信號；“002”顯示備路HP-Z400控制器信號。

方式二：控制軟件。打開研華工控機，在“窗口布局模式”界面的“模式ID”中輸入“1”或“2”。“1”表示主路艾迪普控制系統；“2”表示備路HP-Z400控制系統。

輸入相應模式號碼后，點擊“調用已有模式”，即可進行主備路模式調用切換。播出時把備路信號調成與主路信號一樣的視頻信號，便于及時切換。

2）松下等離子（尺寸103，85）應急模式切換。主路信號為艾迪普控制器輸出，備路信號為矩陣SDI信號源，備路信號調成室外攝像機城市眼信號。主備路切換通過控制軟件Multi PDP Monitoring Software進行通道選擇切換，切換時間1 s。

3 大屏控制系統

背景墻最直接和最本質的需求是顯示效果的改善，由一成不變的固定景片改為靈活調用的視頻和圖片。調用視頻和圖片主要由大屏控制系統來完成，系統如圖4所示。

圖4 大屏控制系統圖

1）系統的核心設備為12×20圖像拼接控制器，主要功能是將一個完整的圖像信號劃分成多個信號，分配給多個顯示單元，同時組成一個大的顯示屏幕來顯示動態畫面，具有以下特點：

（1）圖像視窗在全屏范圍內可任意縮放、疊加、漫游；

（2）高效處理能力和優秀的穩定性；

（3）整體模塊化設計；

（4）啟動速度快，全實時處理；

（5）支持DVI輸入輸出；

（6）控制方式用RS232串口；

（7）純硬件構架；

（8）安全性好，拼接控制器無操作系統，病毒無法感染，可經受頻繁開關機；

（9）支持20塊屏幕拼接，每個屏幕可開4個窗口，可任意調整其長寬比。

控制系統通過RS232串口由大屏顯示智能調度系統MediaLive來完成，圖5是用戶界面。

選擇一個窗口，輸入源可任意調入，將所有的窗口的位置，大小及輸入源及布局調整完成后可將場景保存，在需要調用時，讀取即可。

圖5 用戶界面（截圖）

2）DVI傳輸

通過DVI格式輸入信號和輸出信號，可以形成一條從輸入源到顯示屏的全數字信號通路。

輸出端從拼接器到顯示屏最長處達到80 m，若用銅芯線超過15 m，DVI信號會有衰減，采用光纖傳輸；輸入端距離拼接器度不超過10 m，用DVI線即可。

3）輸入信號源

輸入源共有12路，1～4路為iPlayer1，4～8路為iPlay?er2。iPlayer（智能視景播出系統）是一款大屏幕、高分辨力的視頻及圖文播出軟件，該款軟件用于2K、4K等高分辨力視頻播出，播出的內容包括動畫序列、圖片、視頻文件和實時視頻。支持大屏幕融合、拼接等技術的視頻播放，為大屏幕提供高分辨力、高清晰度的視頻播放，支持高標清混合播出，可根據不同的需求實現不同的屏幕分割方案，并且可以自由組合和分配，為節目的包裝和設計提供更廣闊的空間。iPlayer作為大屏顯示智能調度系統Media Live系統的一個重要組成部分，可以通過網絡的方式實現遠程受控，操作人員不需要守在機器旁邊，通過遠端的控制程序達到控制播出效果的目的。iPlayer1與iPlayer2功能相同可互為備份。9路為演播室視頻矩陣1路輸出，經SDI轉DVI信號轉換器輸入；10路預留；11路為視頻切換臺輔助輸出，經SDI轉DVI信號轉換器輸入，信號源可由導播直接控制，用于新聞直播連線開窗，方便快捷；12路為在線包裝系統，它是集圖文制作與播出于一身的三維在線節目包裝系統。圖6為實景圖。

4 維護心得

大屏幕系統自使用以來運行比較穩定，但也出現了一些問題：

1）iPlayer2在播出過程中死機，圖像為靜幀，經檢查是由于顯卡溫度過高所致，監測已經超過100°C，仔細檢查發現機箱后一風扇電源線斷，造成顯卡散熱不良，焊接后正常，此故障未在出現。

圖6 實景圖

2）iPlayer2在播出過程出現瞬間黑屏，閃幾幀后又正常，且根據動畫時間循環出現，這種現象屬于軟故障，不易解決。首先檢查是否是拼接處理器輸入口的問題，把iPlayer2的4個DVI輸出線接在iPlayer1上，打開iPlay?er1播放視頻動畫，沒有閃黑現象，說明拼接處理器輸入口是好的，問題出在iPlayer2本身。打開Windows7體驗指數，重新評估，并把視覺效果調為最佳，閃黑現象不再出現。

3）開機后，發現第8塊LCD液晶屏不亮，切換到備路正常，說明液晶屏是好的，問題可能在傳輸環節，先換光接收機，大屏依舊不亮，后到拼接處理器輸出口換光發機，大屏顯示正常，說明光發機已壞。

4）通過處理以上幾種故障，認為做好大屏維護要做到以下3點：

（1）節目開始前1小時開機，才能有足夠的時間發現并處理各種故障。

（2）充分了解大屏系統的結構及各種軟件的使用方法，才能快速判斷故障所在。

（3）由于iPlayer有4路DVI信號輸出，顯卡溫度較高，隨時通過軟件監測顯卡GPU溫度，并保持散熱良好，節目結束后，及時關閉大屏及控制系統，增加其使用壽命。

5 小結

大屏幕系統自投入使用近一年以來，完成了每日新聞節目直播、錄制，系統強大的信號處理能力和兼容性也極大地提高了演播室播出的靈活性和便利性。特別是在2011年青島膠州灣跨海大橋、青島至黃島海底隧道開通儀式直播中得到了充分的展現，充分滿足了觀眾的視覺愿望，提高了電視節目的收視率。