LED顯示屏在電影院線的應用研究

姜玲玲 / 朱 斌

(南京洛普股份有限公司，江蘇 南京 210061)

1 LED顯示屏在電影院線的優勢

近兩年，小間距LED顯示屏在安防領域和高端會議市場大獲成功。在室內，尤其是在電影院線，小間距LED顯示屏擁有絕對優勢。

1.1 點對點顯示優勢

4K投影機僅能夠在銀幕中心區域實現高清畫質，因為投影機到銀幕中心部位和四個頂角的距離不同，邊緣通常存在散焦問題。除此之外，因為三基色的排布，失會聚問題也存在于銀幕邊緣，造成彩色鑲邊現象。因此，選好座位是確保觀賞電影最佳效果的前提。

LED顯示屏采用點對點的控制方式，畫面在中心和邊緣區域均可正常顯示，不會出現任何顯示信息缺失與畫面變形問題。這是投影機一直無法解決的問題，卻是LED顯示屏的優勢所在。

1.2 亮度和對比度優勢

而LED顯示屏完全沒有亮度不足的困擾，LED顯示屏廠通過選用合適的燈珠、驅動IC和控制器，設計合理的電路，可確保LED顯示屏實現不同的亮度。在近些年小間距LED的發展中，亮度低于500cd/m2、刷新率>3 840Hz、灰度等級16bit等技術的出現，為小間距在室內領域大放異彩打下了技術基礎。

1.3 主動發光優勢

電影播放是被動發光的過程，先將光照射在銀幕上，通過反射在人眼中顯示畫面，此過程中，兩臺投影機的位置關系等因素會使光線之間互相干擾，造成部分畫面模糊，尤其是在暗環境下畫面效果更差。

為此，銀幕通常為非光滑表面，設計者利用漫反射原理來減少鏡面反射，但反射現象依然存在。而LED顯示屏為主動發光，表面面罩采用漫反射設計，從根本上杜絕了光與光的相互干擾，這是投影機無法做到的。

2 有待解決的問題

LED顯示屏有投影機無法媲美之處，但是想要真正進入電影院線還有如下問題有待解決。

2.1 滿足電影標準

在眾多顏色空間標準中(表1)，發現Rec.709/sRGB和DCI-P3的色域空間最大，能夠表現更多的顏色。

表1 各種顏色空間標準的色域相對范圍

根據國外的參考文獻，DCI-P3比sRGB的色域空間大25%，考慮DCI的獨特背景(好萊塢數字電影倡導組織(DCI)是由迪士尼、福克斯、米高梅、派拉蒙、索尼圖像、環球和華納兄弟7家制片公司共同出資建立的，專門從事數字電影技術規范研究與評價的機構)及好萊塢在全球電影市場的壟斷地位，全球院線經營商和數字電影設備制造商都在密切關注DCI技術規范制定的進展情況[2]。

LED顯示屏通過DCI-P3認證需要LED廠、封裝廠、芯片廠以及驅動芯片廠商的共同努力，目前主要從發光器件及發光器件的應用技術入手。行業內大量出貨的發光管主波長為：紅色620～630nm；綠色520～530nm；藍色465～475nm。而根據國外文獻DCI-P3規定的色坐標(表2)轉換波長值：紅色615nm、綠色544nm、藍色465nm。

表2 RGB顏色空間參數[14-15]

查閱LED芯片資料以及實測數據，發現驅動電流<5mA時，綠色和藍色主波長受電流的影響較大。小間距顯示屏的使用電流恰恰<5mA，綠色和藍色通常約為2mA，而電影院線因亮度要求低，實際使用的電流會<3mA甚至<1mA，因此，一方面芯片的波長范圍需要調整，封裝廠要降低分光分色電流接近電影院線顯示屏實際使用的電流。從上游芯片處了解，非主BIN芯片主要有產出和成本兩大問題，基于外延調整波段投料會造成更多偏波的產出片源損失(對于產出的分布，有待芯片廠家進一步論證)。同樣，封裝廠采用新電流標準分光分色后，也存在和芯片廠類似的問題，而這些產出和成本問題的解決，都依賴于市場需求的推動。另一方面LED顯示屏廠需要和芯片廠合作，設計合理的電路，選用或開發電流輸出精度更高的驅動芯片。

從技術角度來看，使用偏波波長生產滿足DCI-P3標準的顯示屏是可行的。目前，行業內一部分企業已經展開這方面的研究，某公司于今年在拉斯維加斯推出了全球第一臺通過DCI-P3測試的LED顯示屏，再一次證實了LED顯示屏進入電影院線市場的可行性。

2.2 滿足立體聲效

對聲音的要求是能夠與視頻同步，影院音頻的播放與處理和銀幕顯示同等重要。

據報道，此次在拉斯維加斯推出的全球第一臺DCI-P3 LED顯示屏，長約10.3m、高約5.4m，揚聲器環繞屏幕四周，為了確保音效，顯示屏廠使用了專有的音頻處理技術和JBL的Sculpted Surround系統。可滿足基本影院的放映需求，但是當屏幕為目前市場主流的IMAX(標準的IMAX銀幕寬22m、高16m)甚至更大尺寸時，此類LED顯示屏如何能夠實現影音的完美結合還有待論證。

筆者認為，LED顯示屏在顯示效果上更勝一籌，但在立體聲效方面是否可以同銀幕一樣實現一定透聲率，將是LED顯示屏是否能夠拿下電影院線市場的關鍵環節。

2.3 亮區和暗區的比例問題

填充系數又稱為亮區比例，即每個像素的發光面積與該像素所占物理表面積之比。LED顯示屏的像素之間存在不發光區域，當近距離觀看時，會出現明顯的顆粒感，因此提出了最小觀看距離。TCO’99標準規定，填充系數不應低于50%，目前LED顯示屏的填充系數詳見表3。

表3 LED顯示屏的填充系數

由此可見，盡可能選擇接近點間距尺寸的燈珠，可以提高填充系數，減少屏幕的顆粒感。

2.4 可靠性問題

投影機的可靠性僅決定于投影機本身，而LED顯示屏是由多個部件組成，其組成部件的可靠性直接影響了顯示屏整體的可靠性。

LED顯示屏的失效率=n·λp=∑Ni·λi·Wi

(1)

式中，λp為模組的失效率；λi為部件i的失效率；Ni為該部件的數量；Wi為該部件的重要性系數。

對于觀眾來說，觀看LED顯示屏最無法容忍的問題是黑屏或出現無信號區域，通常是由于開關電源故障。例如，目前行業內可靠性較好的某電源MTBF為150 000h，假設電影播放12h/d，λ=12×365/MTBF=0.029 2，即按照每天放映12h計算，此款電源的年故障率為0.029 2。假設352 m2的巨幕電影，制作P2.5顯示屏需要約422臺電源，則整屏電源的年故障率12.322 4，若使用雙電源熱備份技術，配對的兩臺電源同時失效的幾率極低，因此電源失效問題基本可以得到解決。

相比投影機，LED顯示屏的故障率因系統的龐大而高于投影機，因此，若想要將LED顯示屏真正推向電影院市場，可靠性的提升是業界的一大重要系統工程。

2.5 成本問題

高額的成本是目前LED顯示屏進入電影院市場的一大阻礙，成本組成分為材料成本和運營成本，舉例說明如下。

假設影廳面積350m2，170座(小型放映廳)，銀幕尺寸17m×9m，根據瑞典的TCO’99標準，視距S≥1 718×點間距，通過計算，滿足17m寬顯示屏的點間距至少為4.94mm，取4mm。詳細計算結果見表4。

除此之外，相同面積的LED顯示屏與投影機的用電量相差4倍以上，但是隨著LED器件成本不斷下降，加之節能技術不斷發展，成本問題將逐步弱化。

2.6 安全

LED顯示屏的安全可以從兩方面考慮，一是人身安全，二是人身健康。

2.6.1 人身安全

電影院這一類人員密集的公共場所屬于消防重點區域，JGJ 58-2008《電影院建筑設計規范及條文說明》等標準中嚴格規定了電影院裝修選材的耐火等級。

表4 銀幕與LED顯示屏報價對比

LED顯示屏主要由模組組成，模組外殼通常為金屬材質，可能燃燒的部分為LED、PCB、開關電源、線材、塑料件等，存在一定的燃燒風險。因此，選取阻燃或者不燃材料是LED顯示屏進入電影院線的基本要求。此外，LED顯示屏自身具備溫度、煙霧監控與報警系統，該系統在顯示屏入駐電影院線后接入電影院整體的監控與報警系統是可行且必然的。

2.6.2 人身健康

GB/T 3557-94《電影院視聽環境技術要求》中規定：影院的最小視距至少大于等于銀幕寬度的一半，通常影院的銀幕寬度不小于8m。假設按照8m的寬度計算，最小視距為4m，距離觀眾較近，因此，必須考慮熱輻射、電磁輻射對于人體的影響。

為了保護觀看者的健康安全，在不同的場合下，進入電影院線的LED顯示屏需要通過不同的認證標準，如CCC、ETL、CE、FCC、RoSH等。

LED顯示屏擁有點對點顯示、亮度和對比度高、主動發光等投影機不可匹敵的優勢，從技術角度分析，LED顯示屏進入電影院線市場是可行的，但是還需要在滿足電影標準、透聲顯示、提高亮區比例、可靠性、安全性等方面進行提升，就目前情況來看，LED顯示屏成本還需要進一步降低才能夠有機會與激光投影一決高低，而可靠性將會是LED顯示屏站穩市場的重要指標。

3 結束語

LED顯示屏沖擊電影院市場將會成為LED顯示技術的再一次井噴時期，在價格下降到可與投影相競爭之前，LED顯示屏廠都應該加強自身產品的技術開發與品質提升，這不僅關系到自身產品的市場占有率，更關系到整個行業被電影市場的接受度。

[1] 王豐. 淺析GD/J 047-2013《數字影院立體放映技術要求和測量方法》[J]. 現代電影技術，2014(11)：P40-43.

[2] 陳鼎新. DCI發布數字影院技術規范最終版本[J]. 影視技術，2005(8)：42.