DLP大屏在緊湊型演播室中的應(yīng)用

徐樂(lè)研

（上海浦東廣播電視臺(tái) 技術(shù)中心，上海 200135）

浦東電視臺(tái)是由原浦東有線電視臺(tái)和原南匯電視臺(tái)于2009年整合組建而成。以“新聞立臺(tái)、財(cái)經(jīng)興臺(tái)、影視強(qiáng)臺(tái)”為發(fā)展戰(zhàn)略，經(jīng)過(guò)兩次改版和完善，節(jié)目類(lèi)型趨向多元化、多角度、多專(zhuān)業(yè)，并力爭(zhēng)成為全國(guó)城市臺(tái)的佼佼者。但由于辦公位置的限制，用來(lái)主要出像的演播室條件較差，只有一個(gè)120 m2的半開(kāi)放式演播室，要承擔(dān)三檔新聞?lì)惞?jié)目，兩檔財(cái)經(jīng)類(lèi)訪談節(jié)目的日播錄制，長(zhǎng)期以來(lái)是通過(guò)移動(dòng)景片和主播桌來(lái)杜絕節(jié)目同質(zhì)化的問(wèn)題，但這種方式存在布置耗時(shí)長(zhǎng)、位置不精確、移動(dòng)頻繁導(dǎo)致景片磨損加速、設(shè)備連接安全隱患等弊端，錄制的畫(huà)面全景不夠整潔，只能使用單一景別、畫(huà)面結(jié)構(gòu)死板等缺陷。2012年4月全新改版，浦東電視臺(tái)決定重點(diǎn)改造演播室，計(jì)劃采取多元綜合制景設(shè)計(jì)。利用DLP大屏、集合固定景片（見(jiàn)圖1），通過(guò)靈活多樣的節(jié)目形態(tài)和表現(xiàn)形式來(lái)提高節(jié)目錄制效率和質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)系統(tǒng)選型、系統(tǒng)特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用、使用建議等經(jīng)驗(yàn)和改造中遇到的問(wèn)題等方面進(jìn)行闡述，供大家參考。

圖1 改造后的演播室全景

1 系統(tǒng)選型

在各類(lèi)綜藝演播室和舞臺(tái)廣泛使用的LED顯示屏技術(shù)雖然已經(jīng)趨近成熟。由于舞臺(tái)開(kāi)闊，其取景方式一般以各級(jí)全景為主，所以LED顯示屏對(duì)畫(huà)面的質(zhì)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(huà)面一致性差和顆粒感強(qiáng)烈的缺點(diǎn)就被放大，具體體現(xiàn)在拍攝時(shí)，被攝體的輪廓受周邊LED發(fā)光點(diǎn)的影響，邊緣顆?；瘒?yán)重，背景有馬賽克現(xiàn)象，明顯有損節(jié)目畫(huà)面的技術(shù)質(zhì)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(lèi)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(yōu)缺點(diǎn)，大致區(qū)別為：

1）等離子拼接的優(yōu)點(diǎn)是拼縫小、動(dòng)態(tài)圖像顯示效果好，缺點(diǎn)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(diǎn)恰恰是新聞演播室拼接設(shè)備所必須要具備的內(nèi)容，所以在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)首先排除等離子拼接。

2）液晶拼接的優(yōu)點(diǎn)是分辨力高、輕薄、經(jīng)濟(jì)、壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)單等，缺點(diǎn)是拼接縫隙相對(duì)過(guò)大。在實(shí)際使用中，當(dāng)攝像機(jī)與液晶拼接拉開(kāi)距離，可以利用近大遠(yuǎn)小的光學(xué)特性弱化拼接縫隙，但這樣就對(duì)演播室的空間要求很高，并且改善效果不明顯，同時(shí)也會(huì)因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)而無(wú)法做有效的人屏互動(dòng)。

3）DLP拼接的方式與其相比較，雖然體積大、價(jià)格昂貴、安裝及維護(hù)費(fèi)用高，但是拼接縫隙小的優(yōu)點(diǎn)使其更適用于中、小型演播室。傳統(tǒng)的DLP大屏采用UHP光源，存在以下缺點(diǎn)：燈泡壽命短，在大屏幕使用壽命期內(nèi)，需要多次更換UHP燈泡，產(chǎn)生不菲的維護(hù)費(fèi)用；備份能力不強(qiáng)，UHP燈泡的光源系統(tǒng)中，僅通過(guò)采用雙燈熱備份或冷備份的方式來(lái)規(guī)避燈泡發(fā)生故障帶來(lái)的顯示事故；發(fā)熱量大，能耗比高，風(fēng)路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制冷風(fēng)機(jī)的噪音大，屏幕的亮度和圖像質(zhì)量降低快。

經(jīng)過(guò)實(shí)際的對(duì)比論證，選用了于2011年下半年投放市場(chǎng)的BARCO（巴可）基于LED光源的DLP。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

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

背景控制器支持2路背景服務(wù)器信號(hào)輸入和6路高清視頻信號(hào)輸入，2臺(tái)背景服務(wù)器信號(hào)互為主備，6路視頻輸入信號(hào)可獨(dú)立開(kāi)窗，每個(gè)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(jí)鍵效果，同時(shí)可通過(guò)關(guān)鍵幀控制窗口飛行特效等，符合中、小型演播室設(shè)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(tǒng)采用了第二代高LED光源，采用3色18燈冗余備份技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光源環(huán)節(jié)的高可靠性冗余設(shè)計(jì)。如果其中任何一個(gè)或幾個(gè)發(fā)光體因某種原因而出現(xiàn)故障，其他LED發(fā)光體繼續(xù)工作，從而保證不丟失關(guān)鍵圖像色彩信息。結(jié)合BARCO公司專(zhuān)利的Sense6自動(dòng)調(diào)整技術(shù)，在某個(gè)顏色發(fā)光體發(fā)生故障時(shí)，Sense6技術(shù)可以自動(dòng)調(diào)整LED光源其他顏色芯片光輸出，保證顯示單元顏色的準(zhǔn)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(tǒng)具有優(yōu)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(hào)；2）可以支持多種輸出格式同時(shí)顯示任何畫(huà)面輸入格式；3）采用的DVI接口2倍冗余雙鏈輸入設(shè)計(jì)，與大屏幕顯示控制器主備設(shè)計(jì)或大屏幕顯示控制器加直通視頻信號(hào)方式相結(jié)合，可以保證輸入端口一直可用，同時(shí)2路DVI接口可自動(dòng)選擇有信號(hào)的輸入通路，確保大屏幕顯示系統(tǒng)安全無(wú)故障運(yùn)行。

2臺(tái)背景服務(wù)器可通過(guò)控制器將2路信號(hào)中的任意一路切換到DLP大屏上，在背景服務(wù)器和DLP大屏之間布置雙路光纖進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)2路×2臺(tái)的冷、熱備播放系統(tǒng)。

制冷系統(tǒng)采用巴可成熟的液冷技術(shù)。LED光源的溫度與亮度、色彩質(zhì)量和一致性有很大關(guān)系，并且直接影響LED光源的壽命。圖2是某個(gè)知名LED光源廠家的LED壽命受溫度影響的試驗(yàn)結(jié)果。

從圖2曲線可以看到，LED光源必須工作在120℃以下的環(huán)境中才能保持最佳的工作狀態(tài)，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(chǎn)品中采用了先進(jìn)的密閉式芯片液冷技術(shù)來(lái)對(duì)LED光源芯片進(jìn)行有效冷卻，能夠?qū)ED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(tái)某日使用中的大屏監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)日室外溫度為22℃，關(guān)閉空調(diào)的情況下，測(cè)得演播室室內(nèi)溫度為26℃。

圖3 大屏控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（截圖）

從圖3可以看出，大屏在實(shí)際應(yīng)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(yuǎn)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(shù)（見(jiàn)圖4），因?yàn)橐豪浼夹g(shù)主要依靠冷卻液密閉循環(huán)來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行冷卻，冷卻效果不受外界環(huán)境溫度影響，對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)演播室的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

圖4 LED芯片直噴式液冷示意圖

Sense6亮度和顏色自動(dòng)調(diào)整技術(shù)讓拼接而成的顯示屏幕看起來(lái)像一塊具有匹配顏色與長(zhǎng)效亮度的大幅顯示屏，因此從長(zhǎng)期校準(zhǔn)與穩(wěn)定性而言，顯示屏幕墻系統(tǒng)幾乎不需要維修。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 此系統(tǒng)在實(shí)際使用中的優(yōu)點(diǎn)與直觀體會(huì)

1）發(fā)熱量低、噪音小。測(cè)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(qū)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(biāo)準(zhǔn)，不影響演播區(qū)的正常拾音（見(jiàn)圖5）。

圖5 簡(jiǎn)易測(cè)量大屏幕前后噪音值（截圖）

2）監(jiān)測(cè)控制軟件直觀、方便，各項(xiàng)工作參數(shù)均可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程管理。

3）顏色對(duì)比度、飽和度高。

4）色溫設(shè)置準(zhǔn)確。固定可選擇3200 K，6500 K，9300 K，用戶(hù)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(jī)位。

3.2 與理想效果的差距

1）色彩、亮度一致性調(diào)節(jié)困難。LED光源的DLP大屏由紅、綠、藍(lán)三種LED發(fā)光體組成，并通過(guò)紅、綠、藍(lán)三色產(chǎn)生全部顏色。任意一個(gè)發(fā)光體顏色的調(diào)節(jié)都會(huì)導(dǎo)致其他顏色發(fā)生改變，所以顏色一致性調(diào)節(jié)特別困難。另外，外接光源的干涉、攝像機(jī)拍攝角度的差異、多臺(tái)攝像機(jī)之間在顏色一致性上的細(xì)微差別等，都容易造成各個(gè)拼接屏體在顏色一致性上存在細(xì)微偏差。

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

3）色溫對(duì)畫(huà)面的影響很大。演播室中如果希望得到完美的質(zhì)量，需要攝像機(jī)色溫、燈光色溫、DLP大屏色溫差控制在合理的區(qū)間內(nèi)。

4 使用建議

4.1 系統(tǒng)設(shè)備配置建議

1）建議使用同一廠家、系統(tǒng)兼容的設(shè)備。浦東電視臺(tái)選用的Encore控制器為巴可公司生產(chǎn)的突出圖層概念的切換器，信號(hào)輸入、輸出接口豐富、格式齊全，具有8×8個(gè)模式存儲(chǔ)，輸出、輸入信號(hào)的格式完美匹配。

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

4.2 設(shè)備使用建議

1）背景服務(wù)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(biāo)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(dá)64個(gè)存儲(chǔ)模式、切換方便等功能，結(jié)合DSK可上字幕功能，實(shí)現(xiàn)窗口飛行、內(nèi)容替換、畫(huà)中畫(huà)等特技功能，豐富節(jié)目的播出形式。

3）多角度、多機(jī)位、多全景，并適當(dāng)考慮運(yùn)動(dòng)鏡頭，從而防止在畫(huà)面上形成類(lèi)似藍(lán)箱摳像的效果。

4）通過(guò)全景、角度全景、運(yùn)動(dòng)鏡頭等景別，可以豐富畫(huà)面層次，減弱長(zhǎng)時(shí)間單一景別的使用，充實(shí)整體節(jié)目出像畫(huà)面的內(nèi)容和主觀評(píng)價(jià)的高度（見(jiàn)圖6和圖7）。

4.3 環(huán)境布置建議

1）使用大屏系統(tǒng)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(tǒng)色溫統(tǒng)一性的嚴(yán)格控制（各個(gè)攝像機(jī)的色溫容值差控制在±100 K以?xún)?nèi)），還要掌握光源的對(duì)比特性、先進(jìn)的布光設(shè)計(jì)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(duì)屏幕的漫反射效應(yīng)。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(dòng)，所以重要考慮的是燈具、主持人、大屏三者的距離關(guān)系，既要在主光的強(qiáng)度和高低位置上多次試驗(yàn)，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(xiàn)雜光污染或反射。

（3）由于5檔節(jié)目的出像區(qū)別需要，使用站播、坐播、多位置、多角度的播報(bào)方式，使得本來(lái)難度就很大的布光設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，需要在有限的燈光數(shù)量里，根據(jù)不同位置，多次反復(fù)嘗試、調(diào)節(jié)，按照5檔節(jié)目要求在調(diào)光臺(tái)上做好標(biāo)記。

2）根據(jù)大屏尺寸，設(shè)計(jì)的主持人位置與大屏越遠(yuǎn)越好（燈位與透視關(guān)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(shè)計(jì)和布置直播臺(tái)和DLP大屏。通過(guò)合理設(shè)計(jì)和布置直播臺(tái)位置，在不改變?nèi)魏卧O(shè)備的情況下，DLP大屏背景墻可同時(shí)滿足單人播報(bào)、雙人播報(bào)、多人訪談，坐播和站播等多種節(jié)目形式（見(jiàn)圖8和圖9）。

4.4 背景內(nèi)容建議

1）要對(duì)應(yīng)所拼接大屏的總像素點(diǎn)，減少畫(huà)面的畸變和內(nèi)容的像素類(lèi)模糊、變型。

2）背景播放內(nèi)容選用色彩豐富、高對(duì)比度、高飽和度畫(huà)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(guò)多的黑色顯示區(qū)域，可利用具有一定灰度的元素來(lái)尋求明暗對(duì)比。

4）制作內(nèi)容要考慮大屏在攝像機(jī)畫(huà)面中的亮度寬容比，減少使用高光、光暈、點(diǎn)光源的效果，以線、束代替。

5）背景素材運(yùn)動(dòng)速度緩慢，軌跡循環(huán)合理，防止出現(xiàn)入畫(huà)背景亂、跳、閃的情況。

5 總結(jié)與展望

以上為浦東電視臺(tái)120 m2綜合演播室的改造經(jīng)驗(yàn)，做到了合理、高效的利用空間，通過(guò)了解DLP大屏的特性，來(lái)充分利用它。改造完成后，演播室出像質(zhì)量有明顯提升、畫(huà)面層次豐富、內(nèi)容展示方式多樣，并贏得了廣泛的好評(píng)。希望能夠在其他城市臺(tái)改造演播室的時(shí)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(lái)重點(diǎn)考慮的方向。高色溫的LED燈光系統(tǒng)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(tái)已經(jīng)開(kāi)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(jì)劃提供了方向。使用大屏后，演播室多了一個(gè)內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)，對(duì)演播室出像的互動(dòng)方式也提供了更好的機(jī)會(huì)，人屏互動(dòng)、屏屏互動(dòng)、多角度取景、多軌跡運(yùn)動(dòng)等，各種技術(shù)類(lèi)的深化改革增加內(nèi)容可看性；利用網(wǎng)絡(luò)資源、手持顯示與控制設(shè)備豐富演播室的內(nèi)容傳遞形式。廣電技術(shù)包羅萬(wàn)象、瞬息萬(wàn)變，更新觀念和創(chuàng)新方法迫在眉睫。傳統(tǒng)的演播出像方式即將發(fā)生巨大的變化，快速、高效、新穎、趣味的演播室出像將會(huì)成為未來(lái)的主流。

[1]許凱.LED光源DLP關(guān)鍵技術(shù)淺析與實(shí)踐[J].電視技術(shù)，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(tǒng)構(gòu)建[J].電視技術(shù)，2010，34（3）：31-34.

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