【工程實例】小間距LED顯示屏在學術報告廳的應用

    某學術報告廳設計為380座(人),建筑面積為880m~2、層高12m、舞臺寬度22m、進深9m、臺口寬度16m,設計需滿足使用要求,主要功能包括:學術報告、畢業典 禮、大型會議、小型文藝演出、電影放映等。設計方案為了滿足多功能的要求,適應用戶各種應用需求,提出視頻、音頻均達到高清要求,其中視頻顯示系統的效果 尤為重要,現行的顯示技術有很多種,下面就如何確定最終選型做一個探討。

    目前主流的大尺寸視頻高清顯示技術主要包括：小間距LED屏、DLP拼接屏、液晶拼接屏、投影融合屏、超大尺寸液晶顯示屏等，其技術各有優劣，適用于不同環境的需求，其主要技術性能指標對比如圖1所示。

    1.視覺拼縫問題

    LCD和PDP都有物理和光學拼縫，LCD拼縫目前最小為3.5mm，DLP稍好一些，可以達到0.5~1mm，多屏投影融合在處理得當的時候能夠將拼接區域處理掉；小間距LED顯示技術可以實現光學無拼縫，超大尺寸液晶顯示屏雖然沒有物理及光學拼縫，但大面積顯示尺寸受限。

    2.顯示效果

    從灰度、對比度、亮度、刷新率等指標考察，DLP背投和投影融合技術顯示效果最差（由投影的物理屬性決定了最差），LCD顯示效果較好，但長時間使用后，因亮度衰減而出現暗邊、黑角，此外屏與屏之間會出現亮度和色彩差異，而人眼對差異的東西很敏感，小間距LED顯示技術的灰度、對比度、刷新率等指標都很好，也可以通過逐點校正解決光衰問題，但存在兩個問題：

    （1）死燈：LED顯示屏的死等率的標準一般是萬分之一到萬分之三，但小間距LED標準需要大幅提高，以P2.5規格的小間距LED顯示屏為例，每平方米共有16萬個燈珠；如果間距進一步到1mm水平的時候，每平方米則有100萬個燈珠，此時若按液晶屏“不多于3個壞點”的標準要求，LED顯示屏幾乎無可能將死燈率降低到百萬分之三，不過由于一般屏幕面積至少幾十平方米，觀看距離一般也在十米左右，這個影響可以適當放寬。

    （2）亮度和灰度的矛盾：由于經常需要長時間觀看顯示屏，而室內照度較低，LED顯示屏亮度應該大幅度降低，參考電視機亮度是350cd/m2~500cd/m2；DLP拼接亮度是250cd/m2~400cd/m2；液晶拼接亮度是450cd/m2~700cd/m2。LED作為自發光顯示技術，與被動發光不同，人眼更加敏感，因此需要更低的亮度人眼才會舒適，一般低于300cd/m2的水平才能夠達到人眼*佳觀看效果，而此時畫面出現灰度損失，并且伴隨著亮度的降低，灰度損失也會越來越嚴重。當亮度降低到200cd/m2以下時，大部分顯示屏的灰度損失極大，畫質幾乎到了“不堪入目”的程度。如何在300cd/m2的亮度水平下實現灰度的最小損失，對于LED顯示屏生產企業來說是個瓶頸，這也是采用此項技術的關鍵所在。

    3.分辨率

    DLP、LCD都擁有較高的分辨率，而小間距LED技術由于像素點是由燈珠構成的，因此在成本同樣的前提下，分辨率可能低于其他技術。除非小間距LED尺寸足夠大，而諸如指揮、控制、監控等領域，常常需要顯示屏去匹配各個子系統輸出的標準分辨率信號，如高清攝像機的1080P信號，而在規定的尺寸內，標準LED顯示屏箱體可能無法拼接出所需的標準分辨率。

    4.成本問題

    在所有室內大屏幕顯示解決方案中，成本最低的是LCD拼接和多屏投影融合，其次是PDP拼接。目前小間距LED顯示與DLP背投拼接相比，雖然小間距LED具有很多技術優勢，但高成本是困擾小間距LED的主要問題。

    5.使用壽命

    單從使用時間長短來看，LED顯示技術擁有最長的使用壽命，而室內應用中，LED顯示亮度要求很低，達到最大輸出功率20%即可滿足要求。室內中高端顯示市場是以DLP背投顯示為主，但DLP技術有著天然的缺陷，首先是根本無法消除的顯示單元之間的1mm拼縫，最少吞噬一個顯示像素。其次在色彩表現力方面也遜色于直接發光的LED顯示屏。尤為不足的是，由于DLP顯示單元之間的差異，造成了整個顯示屏的色彩和亮度的均勻性很難掌控，隨著產品運行時間的增加，單元之間差異也會越開越大，拼縫很難保持一致，并且會越來越明顯。而單元之間的色彩差異以及拼縫的調整，即使在后期進行維護維修，都是一件比價困難的事情。

    綜合上述因素，結合本項目實際應用，兼顧多種功能使用特點（表2），視頻顯示系統采用小間距LED拼接屏作為主顯示屏，考慮到*佳放映效果、兼顧日常應用模式，屏體尺寸按照2.35:1設計，*高支持4K超高清放映模式，屏體顯示區域尺寸為11.2m x 4.8m (28 x 12組），邊框寬度100mm，底部距地（舞臺）900mm，滿足多種應用場景、高清圖片及720P、1080P、藍光DVD、1.3K、2K、4K高清等多種視頻格式播放。滿足各種應用對于視頻顯示的要求，具體參數如表3。

    從項目論證到設計方案技術經濟對比，備選設備選型比較分析，最終選用P2.5LED拼接屏最為主顯示屏，全屏顯示像素可達860萬，滿足4K標準，確定采用性價比*高的P2.5LED拼接屏最為本項目主顯示屏。滿足當前各種應用以及未來高清播放的標準，達到完全無縫以及顯示色彩的自然真實。同時，在后期維護方面，采用成熟的逐點校正技術，使用一兩年以上的顯示屏可使用儀器進行整屏的一次性校正，確保用戶的投資價值最大化。

    編輯注：目前LCD最小拼縫可達到1.4mm