LED 大屏以其色彩絢麗、大氣壯觀的舞美效果、強(qiáng)大的視覺沖擊、靈活組合等特點(diǎn)，成為各電視臺(tái)綜藝、訪談?lì)惞?jié)目必備的技術(shù)設(shè)備。近年來，隨著 LED 產(chǎn)品質(zhì)量的提高和成本的下降，LED 大屏幕被廣泛用于電視臺(tái)演播室。

    然而 LED 大屏最初并不是為演播室應(yīng)用而產(chǎn)生的，各大 LED 廠商的產(chǎn)品一般都是滿足于戶外、公路、指揮中心、展示中心、商業(yè)展示等。對(duì)于 LED 應(yīng)用于演播室，特別是直播演播室，怎樣去滿足廣電要求，這點(diǎn)并不十分清楚。

    本文是江蘇省蘇州廣電總臺(tái)結(jié)合三年來在直播演播室中使用 LED 大屏的情況，總結(jié)了配電、軟件、硬件方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)。還請(qǐng)顯示屏廠商們細(xì)細(xì)看來。

一、配電安全性設(shè)計(jì)

    LED大屏系統(tǒng)主要由LED顯示箱體、屏幕控制器（發(fā)送、接收設(shè)備）、視頻信號(hào)處理器（拼接器）、輸入信號(hào)切換矩陣、控制計(jì)算機(jī)、供配電系統(tǒng)等組成。

    配電是整個(gè)大屏系統(tǒng)的血液，我們?cè)谠O(shè)計(jì)配電時(shí)要考慮大屏的最大功率、最大電流，從而確定空氣開關(guān)的大小和電纜線的粗細(xì)，由于我們演播室使用環(huán)境中 LED 大屏的亮度一般都在最大亮度的 12%~18%，實(shí)際使用功率往往只有預(yù)估功率的一半，以 P2.5 點(diǎn)距的 37.5 平方米大小的 LED屏為例，實(shí)際功率在 8kW 不到。所以盲目做大開關(guān)大小和選擇較粗的電纜都是浪費(fèi)。

    所有新系統(tǒng)在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)就該考慮到 LED 大屏的使用，演播室內(nèi)都要預(yù)留好足夠功率的動(dòng)力電源，由于廣電的廣播需求，設(shè)計(jì)時(shí)，必須有兩類不同的動(dòng)力電源，每一類都要滿足獨(dú)立負(fù)載整個(gè) LED 屏的能力，作為主備動(dòng)力電給大屏系統(tǒng)使用。

    在 LED 大屏系統(tǒng)的配電箱必須有主備動(dòng)力電的自動(dòng)倒換開關(guān)，由于數(shù)量巨大的 LED 箱體啟動(dòng)電流很大，為了安全，我們手動(dòng)分批啟動(dòng)或者運(yùn)用 PLC 自動(dòng)分批啟動(dòng)。箱體接電要注意三相平衡。也不能因?yàn)閱蜗嗟綦姸斐删植空w黑屏，所以要注意科學(xué)分相接電。

    LED 大屏在鏡頭所占畫幅比例大幅提高，眾多箱體里的大量電源模塊難免損壞，所以我們又對(duì)箱體要求雙電源主備供電或者不同相線的箱體之間應(yīng)該有直流電作為備份，互相保護(hù)。

（屏體強(qiáng)電邏輯圖）

二 弱電信號(hào)流設(shè)計(jì)

    如開篇所述，很多大屏系統(tǒng)都是基于商業(yè)和戶外，視頻播放源接口都是 DVI 或者 HDMI，而廣電專業(yè)設(shè)備很多都是 SDI 接口，很多電視臺(tái)使用了昂貴的 DVI 矩陣來給大屏系統(tǒng)提供信號(hào)切換和備份，我們認(rèn)為并不合適，現(xiàn)在廣電領(lǐng)域渲染 LED 大屏的內(nèi)容都為國內(nèi)外著*廠商的大屏包裝機(jī)器，很多都是 SDI 接口，也有 DVI 和 HDMI 接口，這些輸出除了為 LED 大屏用，我們難免還要輸入到矩陣、電視墻監(jiān)看甚至切換臺(tái)輸出，如果我們把大屏渲染機(jī)的輸出直接接入矩陣，從矩陣輸出送給 LED 大屏信號(hào)，那么整個(gè)系統(tǒng)都將非常靈活，大屏系統(tǒng)擁有了豐富的信號(hào)源，電視墻、切換臺(tái)上也都能有大屏渲染機(jī)的內(nèi)容監(jiān)看和輸出，主要省去了購買昂貴的 DVI 矩陣和增加系統(tǒng)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。

    所以廣電在 LED 大屏選型時(shí)都會(huì)要求輸入信號(hào)兼容 VGA、DVI、HDM，最主要的是支持基帶 SDI。

三 弱電架構(gòu)安全性設(shè)計(jì)

    1. 拼接器的系統(tǒng)安全

    安全是廣電領(lǐng)域的一貫要求，很多 LED 廠商在這方面的思維是很欠缺的。LED 大屏系統(tǒng)的弱電架構(gòu)包括輸入、輸出拼接器和發(fā)送、接收設(shè)備。

    至今很多廠商出于成本考慮，仍然在使用集中式的拼接器和發(fā)送、接收設(shè)備。這些方式在商業(yè)、戶外等領(lǐng)域沒關(guān)系，屏黑了也沒關(guān)系，可以慢慢修。但是廣電領(lǐng)域不能出現(xiàn)大屏黑屏，就算不可避免的中途發(fā)生意外，也不能整屏黑屏，就算整屏黑屏，也要能在半小時(shí)內(nèi)恢復(fù)保障播出。

    集中式處理器采用了 FPGA 加矩陣交換芯片的技術(shù)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)基板和輸入接口板與輸出接口板組成一個(gè)共通的箱體，其所有輸入輸出信號(hào)以及數(shù)據(jù)交換，都在一個(gè)機(jī)箱里面完成。通過有效地使用并行處理技術(shù)使得數(shù)據(jù)得到分散處理。

（集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）

    分布式圖像拼接控制器輸入端，采用實(shí)時(shí)影像數(shù)字采集技術(shù)，把各種視頻信號(hào)源（DVI/VGA 信號(hào)，HDMI，SDI 高清視頻等）變成統(tǒng)一的數(shù)字視頻信息。然后進(jìn)行高質(zhì)量的有損或者無損壓縮編碼，將視頻信息打包成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)?IP碼流。分布式控制器輸出端由一個(gè)個(gè)分離的解碼器組成，解碼器接收各種信號(hào)碼流并實(shí)時(shí)解碼。

（分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）

    分布式拼接系統(tǒng)具備圖像信號(hào)多點(diǎn)共享的功能。集中式處理器的核心在于各廠家自行設(shè)計(jì)制造的高速差分交換底板，該底板對(duì)于整個(gè)處理器的信號(hào)完整性、穩(wěn)定性至關(guān)重要，往往一點(diǎn)故障就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體崩潰。

    分布式圖像拼接控制器由一個(gè)個(gè)獨(dú)立的功能模塊構(gòu)成：圖像采集輸入端、交換機(jī)、圖像顯示輸出端。每個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)一至二路圖像信息。例如某大屏拼接應(yīng)用中，有 8 路SDI 輸入信號(hào)源。使用到的設(shè)備大致應(yīng)為：4 個(gè)輸入盒設(shè)備和 4 個(gè)輸出盒，一個(gè) 48 口千兆交換機(jī)。系統(tǒng)規(guī)模如果在實(shí)際使用中發(fā)生調(diào)整，只需要簡單地增加輸入盒設(shè)備即可，具備極大的整體靈活性和穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的集中式控制器中，多路信號(hào)處理需要搶占 CPU 資源和系統(tǒng)總線帶寬，因此難以應(yīng)對(duì)多路 RGB/ 視頻等信號(hào)的同時(shí)處理。

    必須確保，當(dāng)單體設(shè)備發(fā)生故障時(shí)不會(huì)導(dǎo)致整屏黑屏，如果是核心的交換機(jī)損壞，那么我們立即更換交換機(jī)就能快速恢復(fù)，無需配置的過程。

    2. 收發(fā)送盒和屏體信號(hào)的安全

    發(fā)送盒和接收盒設(shè)備，有些是用DVI- 光纖發(fā)送到屏體，在屏體處光纖 -DVI，然后 DVI 有源分配進(jìn)入各列屏體，環(huán)節(jié)多，有源設(shè)備多，可靠性差，容易整體或者大面積黑屏。

    基于 TCP/IP 的信號(hào)發(fā)送盒、接收盒，信號(hào)由網(wǎng)線傳輸，支持熱插拔，一個(gè)發(fā)送盒為兩個(gè)接收盒發(fā)送信號(hào)，每個(gè)接收盒輸出兩根網(wǎng)線，在屏體上首尾串接一部分屏體，每個(gè)屏體信號(hào)都是雙鏈路的，單個(gè)屏體損壞的話，不會(huì)造成首尾連接這部分屏體的全黑。任意一根網(wǎng)線損壞或者信號(hào)誤碼也不會(huì)影響一個(gè)首尾連接區(qū)域的顯示。

    任意發(fā)送盒或接收盒異常斷電或者中途損壞，不會(huì)導(dǎo)致所輸出部分屏體的黑屏，只會(huì)導(dǎo)致靜幀。

四 實(shí)用性設(shè)計(jì)

    LED 大屏無論是亮著還是黑屏狀態(tài)下，只要開著就是高能耗的產(chǎn)品，在節(jié)目不制作的時(shí)間段，或者是深夜，我們都需要關(guān)屏，大屏系統(tǒng)的弱電設(shè)備也要每天開關(guān)，考驗(yàn)它的穩(wěn)定性和檢驗(yàn)電源和設(shè)備質(zhì)量。所以大屏系統(tǒng)的開關(guān)必須設(shè)計(jì)得方便實(shí)用，在大屏附近的配電箱上使用遙控開關(guān)來控制配電箱內(nèi)部的吸合器通斷來每日開關(guān)機(jī)，順便看和聽大屏的上電狀態(tài)。

    很多商用 LED 廠家，整個(gè)大屏的點(diǎn)亮，必須依賴于大屏控制電腦上的控制軟件，軟件不開或者電腦不開，整個(gè)大屏無法工作，這在廣電領(lǐng)域又是不能接受的，一般的控制電腦，為普通民用 PC，故障率高，一旦發(fā)生軟硬件故障，很難短時(shí)間恢復(fù)。所以對(duì) LED 大屏系統(tǒng)提出整個(gè)大屏必須脫離配置電腦的運(yùn)行而運(yùn)行，當(dāng)然，在調(diào)整色溫、刷新率、拼接方式、顏色等時(shí)要使用配置電腦。

    大屏系統(tǒng)箱體眾多，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分考慮后期檢修，檢修導(dǎo)通要有照明，鋼結(jié)構(gòu)要能承受至少兩人攀爬維護(hù)。箱體接插件要支持熱插拔，接口簡單可維護(hù)。

    整個(gè)大屏系統(tǒng)箱體眾多，現(xiàn)在一個(gè)演播室動(dòng)輒 50 平米大屏，我們?cè)诮ǖ囊粋€(gè)演播室甚至用了 100 平米的大屏，多個(gè)演播室加在一起，箱體數(shù)量非常巨大，那么多電源，那么多數(shù)據(jù)接口的狀態(tài)不可能一個(gè)個(gè)去查看，所以屏體狀態(tài)的監(jiān)控軟件就顯得尤為重要，而且必須是實(shí)時(shí)監(jiān)控！如果沒有這個(gè)功能，那么只有當(dāng)大屏的某個(gè)模塊黑掉以后，才會(huì)發(fā)現(xiàn)原來雙電源已經(jīng)全壞了，原來雙信號(hào)接口已經(jīng)全壞了。到時(shí)候，換箱體就要耽誤新聞直播了。

五 其他重要技術(shù)參數(shù)

    由于 LED 大屏應(yīng)用在演播室內(nèi)，那么它的散熱也很重要，選型時(shí)要考慮那些發(fā)熱小，散熱好的產(chǎn)品，帶風(fēng)扇的產(chǎn)品更是不能選擇，演播室容不下那么多風(fēng)扇的噪音。

    如前文所述，演播室中實(shí)際LED大屏亮度只有12%~18%，亮度很低，很多產(chǎn)品在低亮下的灰度還原不是很好，還容易產(chǎn)生色塊，這些在前期調(diào)研時(shí)要注意。

    屏幕刷新率可調(diào)（與攝像機(jī)電子快門一致），色溫可調(diào) 3200K~6500K，亮度可調(diào) 200cd/m 2~1000cd/m 2 ，對(duì)比度達(dá)到3000:1。

六 總結(jié)

    蘇州廣電總臺(tái)新大樓直播演播室中普遍采用 P2.5、P2 甚至 P1.6 的 LED 大屏。LED 大屏系統(tǒng)在蘇州廣電總臺(tái)新大樓直播演播室中每天承載著共計(jì) 12 小時(shí)的直播量，使用效果良好。

本文摘自《直播演播室LED大屏安全性設(shè)計(jì)及選型經(jīng)驗(yàn)》

作者：江蘇省蘇州廣電總臺(tái) 程 晨 李寧斌 王衛(wèi)成