LED 大屏以其色彩絢麗、大氣壯觀的舞美效果、強大的視覺沖擊、靈活組合等特點，成為各電視臺綜藝、訪談類節目必備的技術設備。近年來，隨著 LED 產品質量的提高和成本的下降，LED 大屏幕被廣泛用于電視臺演播室。

    然而 LED 大屏最初并不是為演播室應用而產生的，各大 LED 廠商的產品一般都是滿足于戶外、公路、指揮中心、展示中心、商業展示等。對于 LED 應用于演播室，特別是直播演播室，怎樣去滿足廣電要求，這點并不十分清楚。

    本文是江蘇省蘇州廣電總臺結合三年來在直播演播室中使用 LED 大屏的情況，總結了配電、軟件、硬件方面的設計經驗和使用經驗。還請顯示屏廠商們細細看來。

一、配電安全性設計

    LED大屏系統主要由LED顯示箱體、屏幕控制器（發送、接收設備）、視頻信號處理器（拼接器）、輸入信號切換矩陣、控制計算機、供配電系統等組成。

    配電是整個大屏系統的血液，我們在設計配電時要考慮大屏的最大功率、最大電流，從而確定空氣開關的大小和電纜線的粗細，由于我們演播室使用環境中 LED 大屏的亮度一般都在最大亮度的 12%~18%，實際使用功率往往只有預估功率的一半，以 P2.5 點距的 37.5 平方米大小的 LED屏為例，實際功率在 8kW 不到。所以盲目做大開關大小和選擇較粗的電纜都是浪費。

    所有新系統在設計基礎建設時就該考慮到 LED 大屏的使用，演播室內都要預留好足夠功率的動力電源，由于廣電的廣播需求，設計時，必須有兩類不同的動力電源，每一類都要滿足獨立負載整個 LED 屏的能力，作為主備動力電給大屏系統使用。

    在 LED 大屏系統的配電箱必須有主備動力電的自動倒換開關，由于數量巨大的 LED 箱體啟動電流很大，為了安全，我們手動分批啟動或者運用 PLC 自動分批啟動。箱體接電要注意三相平衡。也不能因為單相掉電而造成局部整體黑屏，所以要注意科學分相接電。

    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，所以我們又對箱體要求雙電源主備供電或者不同相線的箱體之間應該有直流電作為備份，互相保護。

（屏體強電邏輯圖）

二 弱電信號流設計

    如開篇所述，很多大屏系統都是基于商業和戶外，視頻播放源接口都是 DVI 或者 HDMI，而廣電專業設備很多都是 SDI 接口，很多電視臺使用了昂貴的 DVI 矩陣來給大屏系統提供信號切換和備份，我們認為并不合適，現在廣電領域渲染 LED 大屏的內容都為國內外著*廠商的大屏包裝機器，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、電視墻監看甚至切換臺輸出，如果我們把大屏渲染機的輸出直接接入矩陣，從矩陣輸出送給 LED 大屏信號，那么整個系統都將非常靈活，大屏系統擁有了豐富的信號源，電視墻、切換臺上也都能有大屏渲染機的內容監看和輸出，主要省去了購買昂貴的 DVI 矩陣和增加系統環節的風險。

    所以廣電在 LED 大屏選型時都會要求輸入信號兼容 VGA、DVI、HDM，最主要的是支持基帶 SDI。

三 弱電架構安全性設計

    1. 拼接器的系統安全

    安全是廣電領域的一貫要求，很多 LED 廠商在這方面的思維是很欠缺的。LED 大屏系統的弱電架構包括輸入、輸出拼接器和發送、接收設備。

    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送、接收設備。這些方式在商業、戶外等領域沒關系，屏黑了也沒關系，可以慢慢修。但是廣電領域不能出現大屏黑屏，就算不可避免的中途發生意外，也不能整屏黑屏，就算整屏黑屏，也要能在半小時內恢復保障播出。

    集中式處理器采用了 FPGA 加矩陣交換芯片的技術結構，由一個基板和輸入接口板與輸出接口板組成一個共通的箱體，其所有輸入輸出信號以及數據交換，都在一個機箱里面完成。通過有效地使用并行處理技術使得數據得到分散處理。

（集中式系統結構）

    分布式圖像拼接控制器輸入端，采用實時影像數字采集技術，把各種視頻信號源（DVI/VGA 信號，HDMI，SDI 高清視頻等）變成統一的數字視頻信息。然后進行高質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上傳輸的 IP碼流。分布式控制器輸出端由一個個分離的解碼器組成，解碼器接收各種信號碼流并實時解碼。

（分布式系統結構）

    分布式拼接系統具備圖像信號多點共享的功能。集中式處理器的核心在于各廠家自行設計制造的高速差分交換底板，該底板對于整個處理器的信號完整性、穩定性至關重要，往往一點故障就會導致系統整體崩潰。

    分布式圖像拼接控制器由一個個獨立的功能模塊構成：圖像采集輸入端、交換機、圖像顯示輸出端。每個輸入端對應一至二路圖像信息。例如某大屏拼接應用中，有 8 路SDI 輸入信號源。使用到的設備大致應為：4 個輸入盒設備和 4 個輸出盒，一個 48 口千兆交換機。系統規模如果在實際使用中發生調整，只需要簡單地增加輸入盒設備即可，具備極大的整體靈活性和穩定性。在傳統的集中式控制器中，多路信號處理需要搶占 CPU 資源和系統總線帶寬，因此難以應對多路 RGB/ 視頻等信號的同時處理。

    必須確保，當單體設備發生故障時不會導致整屏黑屏，如果是核心的交換機損壞，那么我們立即更換交換機就能快速恢復，無需配置的過程。

    2. 收發送盒和屏體信號的安全

    發送盒和接收盒設備，有些是用DVI- 光纖發送到屏體，在屏體處光纖 -DVI，然后 DVI 有源分配進入各列屏體，環節多，有源設備多，可靠性差，容易整體或者大面積黑屏。

    基于 TCP/IP 的信號發送盒、接收盒，信號由網線傳輸，支持熱插拔，一個發送盒為兩個接收盒發送信號，每個接收盒輸出兩根網線，在屏體上首尾串接一部分屏體，每個屏體信號都是雙鏈路的，單個屏體損壞的話，不會造成首尾連接這部分屏體的全黑。任意一根網線損壞或者信號誤碼也不會影響一個首尾連接區域的顯示。

    任意發送盒或接收盒異常斷電或者中途損壞，不會導致所輸出部分屏體的黑屏，只會導致靜幀。

四 實用性設計

    LED 大屏無論是亮著還是黑屏狀態下，只要開著就是高能耗的產品，在節目不制作的時間段，或者是深夜，我們都需要關屏，大屏系統的弱電設備也要每天開關，考驗它的穩定性和檢驗電源和設備質量。所以大屏系統的開關必須設計得方便實用，在大屏附近的配電箱上使用遙控開關來控制配電箱內部的吸合器通斷來每日開關機，順便看和聽大屏的上電狀態。

    很多商用 LED 廠家，整個大屏的點亮，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，整個大屏無法工作，這在廣電領域又是不能接受的，一般的控制電腦，為普通民用 PC，故障率高，一旦發生軟硬件故障，很難短時間恢復。所以對 LED 大屏系統提出整個大屏必須脫離配置電腦的運行而運行，當然，在調整色溫、刷新率、拼接方式、顏色等時要使用配置電腦。

    大屏系統箱體眾多，在設計鋼結構時，要充分考慮后期檢修，檢修導通要有照明，鋼結構要能承受至少兩人攀爬維護。箱體接插件要支持熱插拔，接口簡單可維護。

    整個大屏系統箱體眾多，現在一個演播室動輒 50 平米大屏，我們在建的一個演播室甚至用了 100 平米的大屏，多個演播室加在一起，箱體數量非常巨大，那么多電源，那么多數據接口的狀態不可能一個個去查看，所以屏體狀態的監控軟件就顯得尤為重要，而且必須是實時監控！如果沒有這個功能，那么只有當大屏的某個模塊黑掉以后，才會發現原來雙電源已經全壞了，原來雙信號接口已經全壞了。到時候，換箱體就要耽誤新聞直播了。

五 其他重要技術參數

    由于 LED 大屏應用在演播室內，那么它的散熱也很重要，選型時要考慮那些發熱小，散熱好的產品，帶風扇的產品更是不能選擇，演播室容不下那么多風扇的噪音。

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

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

六 總結

    蘇州廣電總臺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 大屏系統在蘇州廣電總臺新大樓直播演播室中每天承載著共計 12 小時的直播量，使用效果良好。

本文摘自《直播演播室LED大屏安全性設計及選型經驗》

作者：江蘇省蘇州廣電總臺 程 晨 李寧斌 王衛成