2017年央視春晚大屏幕系統的實施方案

從1983年起，中國中央電視臺開始舉辦第*屆春節聯歡晚會（央視春晚），無論是舞美機械還是視覺呈現，每年都力求突破、創新。2017年央視春晚新引入的VR全景直播和全媒體互動，更加體現了技術和藝術相融合的全新時代特點，新奇技術的應用嘗試，制造出更加絢麗華美的舞臺效果。本文僅就屏幕系統的改造方案，從大屏幕的設置、LED屏的選擇、播出系統的設計進行詳細分析，總結出大屏幕播放的一些經驗。

1  屏幕設置的基本情況

自1998年至2017年，央視春晚一直在復興路辦公區一號演播大廳舉 辦。根據節儉辦晚會的精神，2017年央視春晚盡量沿用往年的設施。其主 體結構基本建立在2012年改造完成后的舞臺基礎之上，增設包括頂部的幾 組帶有可編程升降功能的環形屏幕和柱形屏幕等設備。

現在LED大屏幕的使用越來越多，電視文藝節目舞臺最炫目的當屬 各式各樣的LED顯示屏，筆者認為這與LED顯示技術、顯示設備的水平和 成熟度越來越高、優勢明顯分不開。LED顯示屏功耗低，可靠性高，發熱 量小，壽命長達近200 000小時；可視角度大，方便人們欣賞節目；更有 接近ns級響應速度的優勢；主機數據接口豐富，可同時連接不同接口的不 同輸入設備方便切換，且安裝組合靈活。應用中可滿足天上地下的各種需求，屏幕尺寸拼接組合方便，可大 可小，機動靈活，既可拼湊成超大 的顯示墻，又可以安裝到臺階的立 面上；可根據觀看距離，觀看重要 性、功能性、使用環境等適配選擇 不同點距、不同強度等級的產品， 甚至可以在室外陽光下風吹日曬依 然保持高亮度。

此次大屏幕采用LED屏，分布 如圖1、圖2所示。舞臺的正面主屏 （A）由3塊大屏拼接而成，總尺寸 達37 m×11 m；兩側各有一組弧 形立柱式的側屏（C1、C2）一直延 伸到觀眾席，與現場觀眾席合為一 體。在舞臺和觀眾席上方還設置有 3組可以升降變換的環形屏幕（K、 L、M），與主屏及側屏融為一體， 交相輝映，展現出連貫的視頻畫面；另外，還在M屏和觀眾席上方穿插地設置了約27組 六邊柱形LED屏（N）。舞臺的地面部分，中區設置了 12排高4 m可升降的柱形地屏（B），其兩側為能實現少 量升降的地屏（D），呈現效果見圖3。

圖1  大屏幕分布正視圖

圖2  大屏幕分布頂視圖

圖3  視頻呈現效果

由于主屏A顯示面積過大，為保證顯示效果又將其 拆分成A1、A2、A3，兩側的C1和C2也分別被細分為 C1a、C1b、C1c、C2a、C2b、C2c；舞臺上方的環形屏 M也由于顯示面積過大被拆分成M1、M2、M3；舞臺地 面的中央區域，由12排、每排9塊組成的升降臺，每一 排、每一塊都可獨立升降，每一排升起后又形成一 組9 m×4 m的屏幕，為了畫面安全也被兩兩分組定義 為BF1到BF6，升降臺主體的頂面被拆分成BT1和BT2兩 組，兩組升降臺的側面被定義為BL、BR、DL、DR、 DF。大屏幕系統需要為每個區域提供信號，再加上六邊 形底面的可變色的燈帶信號，共要提供58路主備信號。

面對如此龐大的播出量，需要前期進行細致規劃。

2  大屏幕的改造

近年隨著科技的不斷進步、廣播電影電視器材的不 斷發展和人民審美水平的不斷提高，將部署在升降臺前立 面的BF屏進行了更換，將LED屏的分辨率由最初的P10提 升到P5到現在的P3屏（即LED燈珠像素與像素之間僅相 隔3 mm），顯示精度大大提升，近景和特寫時的表現力 增強，近距離觀賞時顯示圖片更加細膩。升降臺頂部的K 屏、L屏、M屏則還沿用了以前的P5屏；在升降柱的兩個 側面，BL、BR、DL、DR依舊采用了P10的屏幕。

BF從P10升級到P3，像素數提升了約10倍，為了保 證素材播放順利，增加了播出服務器數量，使用的輸出 通道達到了6組（BF1到BF6）。在升降臺前立面通過大 屏幕播出服務器提供的各種渲染圖，使升降臺前立面、 兩側呈現豐富、細膩的表演場景，比如巍峨矗立的高 山、波濤起伏的海面，甚至磚墻隔斷都能完整地表現出 來，在語言類節目中更是替代了傳統道具的火炕、石桌石凳。

可升降的環屏（K、L、M）距離舞臺地面高度有十 幾米，由升降帶來的線纜收放問題成為技術難點。通過 精確計算屏幕負載及線纜的重量，以及反復摸索實踐，在頂部環屏的上方設立了一組滑輪機構，工作人員將與 負載尼龍帶纏繞后的線纜順序穿過所有滑輪組的凹槽， 根據每組升降機構線纜所承載的重量進行配重，達到與 環屏負載相對平衡的狀態，在幾組定滑輪和動滑輪的相 互配合、相互作用下，達到環屏下降電纜釋放，環屏上 升電纜收緊的效果。通過此設計，在環屏升降的同時， 線纜能夠及時有效地收放和保護，避免損壞。而這組定 滑輪完全隱藏在屋頂格柵上面（見圖4），可以把所有的 線纜收納其中，不至于穿幫，影響舞臺置景效果。

圖4  滑輪機構示原理意圖

3  大屏幕播放系統的改造及信號流程

作為最后的播出部門，主要的工作內容是將已經做 好的按照技術手冊切割完成的視頻文件對應每臺大屏幕播放服務器進行分發（見圖5），按照節目單的實際播 出流程順序制作播表，在彩排期間完成好各個環節的對 接，完成最終的播出。  

圖5  改造后的大屏幕播放控制系統

按照之前對接的結果，規劃好每臺大屏幕播放服務 器的功能，對每個輸出口進行分配，進行系統連接。本 系統選用的大屏幕播放服務器輸出是基于顯卡輸出的， 輸出接口涵蓋了HDMI、DVI、DP等幾類，為了統一輸 出規格，將所有輸出口通過轉接線將DP接口、DVI接口 統一轉成HDMI接口，再通過HDMI光纖長距離的傳送至 各拼接服務器。

其實，在確定這套大屏幕播放系統方案時，對于輸 出接口的選擇就存有很大爭議。第*想法當然是采用最 傳統的BNC接口電纜的方式，它有很多優點：無損的視 音頻傳輸，傳輸的數字信號可以內嵌音頻，傳統的同軸 電纜可選擇的資源很多。一根BNC線既包含的視頻、音 頻、時碼，又可以進行長距離傳輸，在實際工作環境下 使用-7視頻線至少可以達到150 m的傳輸距離。之所以采 用HDMI接口，而放棄方便的傳統BNC，主要是考慮到 今后技術的發展、業務需求的發展，顯然傳統的BNC電 纜長距離傳送4K信號壓力很大，按照目前*好的技術能 力，用12G電纜傳輸4K信號無法送達演播廳。同時，進 行了測試比較，最終選用了傳輸延遲小、傳輸距離長、 信號無損失的HDMI光纖方案。

播出控制機中的控制軟件，在系統連接初期主要進行一些基本參數的設置和輸出窗口分辨率的設置。首先 需要對所有大屏幕播放服務器進行IP設置，輸入主機的 IP地址，將系統正常連通后，接下來就可以進行素材分 發和播出控制工作；然后根據之前規劃討論的結果，按 照大屏幕播放服務器（播出機）負責的屏幕功能進行連 線并記錄形成線表（見表1）；連線結束后，再根據大屏 幕的實際輸出尺寸確定輸出窗口的大小。

表1  2017年春晚大屏幕線號表

為保證顯示效果，大屏幕顯示的點陣尺寸通常會設 置成小于等于大屏幕播出服務器的輸出尺寸 （1 920×1 080）。這次主屏為37 m×11 m，被拆分為 一塊17 m×11 m分辨率為1 668×1 080，兩側兩 塊10 m×11 m，分辨率為980×1 080，合在一起達 到3 628×1 080分辨率的精細輸出。對于一些日常節目 不需要考慮大屏顯示精度時，直接把大屏幕播出服務 器的輸出尺寸（1 920×1 080）通過大屏幕拼接服務器 拉伸適配大屏幕的窗口范圍。 由于主屏幕在整個視覺呈現中所占的比重、位置 突出，需對其做重點關照。為了保障主屏播出的萬無一失，將大屏幕播放服務器的主、備播出信號，視頻服務器 的主、備視頻信號，通過不同路由送至負責A2屏幕的主、備 拼接服務器。另外，主屏拼接服務器還接有一臺電腦備份設 備，當出現突發情況時可以輸出靜幀圖片，不至于出現大屏 幕無信號輸出的狀況。

素材由大屏幕播放服務器通過HDMI光纖傳輸至拼接服 務器，在拼接服務器進行拆分通過DVI線送至發送服務器，發 送服務器再將DVI信號轉換成網線信號最終送至大屏幕。主備 大屏幕播放服務器的信號最終在大屏幕進行正接和反接，大 屏幕完成信源偵測和自動倒換工作，如圖6所示。 對于素材分發和播出控制通過媒資服務器統一管理。

圖6  大屏幕播放系統視頻信號流程

對于新制作的素材統一拷入媒資服務器，通過媒資服務器按 照日期和節目名稱分類存儲，再由媒資服務器或者通過播出 控制機遠程遙控將素材分發至每臺主播出機，備播出機通過 同步判斷邏輯自動從主播出機進行素材同步，以保障播出的 不間斷。同樣，在播出控制時，兩臺播出控制機也是互為主備，主播出控制機一旦出現故障，另一臺可以做到 零延遲地接管剩下的播出任務。

2017年央視春晚，總計布設HDMI光纖近 60條，累計鋪設長度達9 km；累計接收和分發素 材4 058條，總容量達到3.22 TB。

4  經驗總結與思考

2017年央視春晚在錄制播出形式上有新的探 索，在設備使用上也有所突破。

（1）不同技術領域的匹配

一臺節目是由燈光、舞美等多方面共同完 成。現在的各類綜藝節目中，LED屏幕鋪天蓋地的 使用，對其他工種都會有影響。筆者留意到，有一 個節目在電視中觀看時，主持人報幕時膚色還原非 常怪，對比發現原來是周圍的大屏幕素材變化了， 大屏顏色反射到主持人臉上造成的。另外，關于 整個電視畫面的光比和大屏素材顏色正常還原的 問題，有時需要把大屏幕的亮度壓縮到只剩15%到 30%，才能使整個畫面曝光正常。由于顯色原理不 同，此時大屏幕播放的素材會顯得不通透不鮮艷， 后期編導就會通過調色軟件過度增加色彩飽和度， 素材上大屏后由于工程師看的是復合指標，然后就 會繼續降光圈，周而復始惡性循環。

其實，在整個過程中最初階段，應該由專門 的質量監督管理部門工程師協調導演、燈光、大屏 幕、后期等各組人員，從主持人站位的選取、光線 與大屏亮度比的控制、以及視頻素材的制作飽和度 細節控制等方面進行整體把控，協調各方面共同推 進工作，提升圖像整體效果。

（2）重視大屏幕播放服務器出現的問題

該大屏幕系統采購的大屏幕播放服務器是基 于Windows系統的顯卡輸出，有計算機基礎知識的 同行都知道，對于一個顯卡的多路輸出，如果把物 理輸出口位居前位的連接線拔掉，之后的輸出口內 容會自動向前替換，這就給故障排查、替換故障設 備帶來很大問題。當拼接服務器更換設備時，直接 導致與之連接的大屏幕播放服務器輸出混亂，需要一路輸出一路輸出地重新對應。為避免 這一問題，盡量采用專業視頻輸出卡作 為信號源的播出服務器。

當素材制作不規范時，也會帶來意 想不到的結果。如果素材制作時，內核 編碼采用的是技術手冊上沒有的格式， 又被封裝成了正規節目，技術人員單純 檢查文件名屬性不容易發現問題，會導 致素材播放過程中卡頓、閃黑等情況的 發生，為避免類似狀況的發生。應形成 素材制作單位嚴格按照技術手冊執行的 制度。

關于軟件穩定性的問題，該系統 選用的國產控制軟件的穩定性方面不到 位，會莫名其妙地出些小故障，軟件工 程師會提出一些意想不到的解決辦法。 如大屏幕播出控制機關機時會莫名系統 崩潰，損壞播出表。目前的解決方案是 在關機時先保存正常的播出表，再新建 一張空白的播出表，再關機，避免正式 的播表被損壞。

關于播出的同步問題。2017年央視 春晚為獲得主屏顯示的清晰度，特意用 了3路高清輸出來拼接主屏幕畫面。為了避免因為資源占用等各種因素造成的不同步現象，特意分配了一臺大屏幕 播放服務器專門負責主屏的播出，而且播出資源也只用了3路輸出，并沒 有全負荷，結果還是出現了不同步的現象。彩排期間素材播放第*遍沒問 題，第二次播放時沒準就會不同步，由于問題是隨機出現的，后續還需找 到解決的辦法。

（3）擔當重任的HDMI光纖

2017年央視春晚選用的HDMI光纖，在設備輸出接口取電，通過光 電轉換將電信號轉換為光信號，光纖作為傳輸媒介，在設備接入端口取 電再次通過光電轉換將光信號再轉換為電信號，信號可實現無損轉換。 對于固定演播室，HDMI光纖的確非常方便，但對于需要經常拆裝的舞 臺、播出服務器，幾乎每一次收放都會有光纖線纜損壞，并且由于其涂 裝太過簡單且標識不明確，曾有過被道具師傅當作普通電線直接踩踏， 使輸出立即呈現偏色的情況。所以，需要選用有一定強度的線纜。

5  結語

央視春晚的舞臺是國內舞臺技術發展的一個縮影，也是各種高新技 術展示的平臺，如在空中虛擬植入懸浮的立體燈籠、中國結、福字；通過動作捕捉擬植入技術，呈現場景與演員互動的表演效果。當然，要達到視覺沖擊的效果，還需要龐大的技術團隊做支撐， 對每一個機械升降動作編程，對素材不停地修改、渲染、分割、分發、 調試等，在一遍遍的彩排過程中逐步完善；同時，需要檢測系統及設 備，避免各種故障的出現，從而保障春晚直播的順利進行。  

責編：小艷