項(xiàng)目概述

1.1項(xiàng)目背景

   近年來，隨著LED顯示屏應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展，其顯示的色彩更加豐富、清晰度更高、大面積視頻拼接等技術(shù)越來越成熟，LED顯示屏的應(yīng)用也越來越廣泛。在舞臺劇院等演藝場所，由于傳統(tǒng)的場所布景道具體積龐大及造型的單調(diào)，多是一次性使用。而LED顯示屏以其炫麗的視頻布景，靈活的舞臺造型，多變的場景風(fēng)格，成為舞臺劇院顯示應(yīng)用的必備產(chǎn)品之一。

1.2項(xiàng)目需求

    1、LED顯示屏的視頻源播放功能：視頻節(jié)目播放排單功能；畫面分割及組合功能；聲畫完全同步播放控制功能；其他視頻信號源接入功能等；

   2、結(jié)構(gòu)造型多變，在演出現(xiàn)場可以根據(jù)劇情需要與舞臺機(jī)械有機(jī)結(jié)合制造出亦真亦幻的劇情氛圍和臺上臺下激情互動的現(xiàn)場氣氛。

   3、先進(jìn)性及易操作

（1）接入系統(tǒng)的視頻、音頻和舞臺燈光等設(shè)備通過系統(tǒng)的同步功能，可以使用音頻設(shè)備來控制畫面的播放，音畫同步播控實(shí)現(xiàn)精確同步，解決閃電、飛車、擊鼓及其他特技圖像音視頻不容易同步的問題，也降低操作人員的使用難度；

為了增加現(xiàn)場氣氛，根據(jù)需要，能隨時調(diào)配現(xiàn)場攝像機(jī)拍攝的畫面到任意一塊大屏。也可以通過現(xiàn)場工作人員的手機(jī)或平板拍攝將照片迅速發(fā)送到大屏，實(shí)現(xiàn)與觀眾及嘉賓的良好互動，增加節(jié)目的趣味性。

（2）圖像輸出分辨率調(diào)整容易。由于LED顯示屏的點(diǎn)數(shù)是固定的，該播控系統(tǒng)可以根據(jù)演出視頻畫面的尺寸而調(diào)整輸出，非標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)尺寸都可以很容易的在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)節(jié)目的變更可以靈活方便的調(diào)整。

操作方便。通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一套主控系統(tǒng)對所有大屏的節(jié)目內(nèi)容完全控制，只需要一個操作人員，就可以實(shí)現(xiàn)對多路信號的控制，可以解決多個大屏不易同步播放的問題。根據(jù)節(jié)目形態(tài)進(jìn)行播控編排，可以很容易的進(jìn)行視頻內(nèi)容的播出。

該播控系統(tǒng)兼容高清視頻信號、PPT、圖片、DVI、HDMI、有限電視信號等所有的主流媒體格式，實(shí)現(xiàn)媒體素材和節(jié)目源的通用。支持當(dāng)前所有主流視頻格式的輸入，可以將外部通用的視頻信號接入系統(tǒng)。

4、可擴(kuò)展性及經(jīng)濟(jì)性

LED顯示屏播控輸出端口具有擴(kuò)展性，可根據(jù)舞臺的要求，可以加入對彩幕、水幕、3D、全息投影等設(shè)備的控制。

5、系統(tǒng)穩(wěn)定性

該系統(tǒng)基于SC（服務(wù)器與控制機(jī)）網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)，周邊設(shè)備采用模塊式組合設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，屏體控制部分采用采用系統(tǒng)熱備份配置，確保演出正常。

方案設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則

   由于LED顯示屏安裝的方便性和控制的數(shù)字化程度越來越高，被越來越多的應(yīng)用于大型舞臺演出現(xiàn)場。作為舞臺背景，LED顯示屏可以通過事先合成的視頻提供各種與舞臺劇情密切相關(guān)的背景圖像，實(shí)現(xiàn)互動功能，使背景畫面動靜相宜，劇情表演更加生動，讓觀眾身臨其境。它讓舞美設(shè)計(jì)具有更大的發(fā)揮空間，完美地將現(xiàn)代科技與現(xiàn)場節(jié)目氣氛融合在一起，設(shè)計(jì)出與劇情相襯且有視覺沖擊力的舞臺，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)舞美設(shè)備難以完成的舞臺效果。LED顯示屏不同與傳統(tǒng)的繪畫、投影等連續(xù)成像的顯示方式，它是采用等間距的離散發(fā)光點(diǎn)在空間距離上的視覺融合后形成連續(xù)背景圖像的，故在選擇屏體時LED點(diǎn)間距是關(guān)鍵。

人眼分辨圖象的細(xì)節(jié)能力稱為分辨力，可用分辨角來衡量，用θ表示，因?yàn)閷?shí)際的θ很小，它大致和可分辨的緊鄰的兩點(diǎn)間距成正比，和觀看距離L成反比，即θ≈d/L（弧度）=3438d/L (分)。分辨角的倒數(shù)為分辨力。分辨力還和照度及對比度有關(guān)。正常視力的人，在中等亮度和對比度下，θ=1'~1.5'。在觀看距離一定的情況下，若兩相鄰像素點(diǎn)的視角小于分辨角，人眼不能分辨，若大于分辨角，會有顆粒狀的感覺，影響視覺效果。我們知道假如一個人眼能分辨的最小視角為1’，則物體在距離瞳孔25cm處（即明視距離）時，物體上兩個物點(diǎn)之間的距離為0.1mm。

運(yùn)用上面的理論，根據(jù)劇院實(shí)地測量各個位置的屏體到第一排觀眾的距離L，由于劇院演出時背景一般較暗，照度低，故選擇θ=1.5’，通過計(jì)算我們可以得到顯示屏的理想點(diǎn)間距。根據(jù)人眼分辨力的原理，人眼能辨別在垂直方向上排列的相鄰黑白水平線條的細(xì)致程度叫垂直清晰度。根據(jù)圖1所示，人眼在L距離上剛剛能分辨出圖上的一定寬度為d的黑白線時，θ=1.5’。假如通過測量某劇院L=12m，則通過計(jì)算d=1.5×12000÷3438≈5.24mm。實(shí)際建議選擇P4.81點(diǎn)間距產(chǎn)品。

選擇合適的點(diǎn)間距后，可根據(jù)劇院的舞臺需要選擇合適的安裝方式，如堆裝、吊裝等。

2.2設(shè)計(jì)架構(gòu)

   1.大型舞臺、劇院的舞臺設(shè)計(jì)類型比較多，功能、技術(shù)、藝術(shù)要求比較高。設(shè)計(jì)人員需要掌握多方面知識才能做好設(shè)計(jì)。一個完善的舞臺應(yīng)包括：主臺、側(cè)臺、布景、舞臺結(jié)構(gòu)、機(jī)械動力、燈光、音響、圖像處理等。根據(jù)不同的舞臺應(yīng)用設(shè)計(jì)和主題劇院特點(diǎn)，舞臺設(shè)計(jì)也大不相同。

圖2 LED顯示屏整體架構(gòu)

2. 音響系統(tǒng)需要根據(jù)舞臺、劇院藝術(shù)表演要求來配置。根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需達(dá)到：最適當(dāng)?shù)捻懚?，高保真的傳輸，最佳的清晰度，均勻的聲場分布，聲像一致等技術(shù)要求，達(dá)到最佳的效果。

圖3 音響控制架構(gòu)

3. 隨著藝術(shù)的發(fā)展，對舞臺燈光也提出了更高的要求。它要表現(xiàn)演出風(fēng)格、形式的多樣化，即能表現(xiàn)演出過程中燈光的快速切換，又能使燈光變化準(zhǔn)確、細(xì)膩、流暢，具有完美的節(jié)奏感。演出燈光在觀眾視覺中，以不知不覺的方式進(jìn)行光的明暗效果變化，形體空間變化。這就要求舞臺燈光布局、選用燈具、燈光控制設(shè)備能塑造形象，渲染色彩，變化節(jié)奏，形成在視覺語匯的特有的舞臺演出空間氣氛，影響觀眾的情緒變化，構(gòu)成演員、觀眾、情景混為一體的相互影響與舞臺演出內(nèi)容吻合的特定空間。

燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配置、功能需滿足現(xiàn)代舞臺劇院，音樂廳，演播廳等現(xiàn)場的燈光要求，充分考慮系統(tǒng)的合理性、可擴(kuò)展性、前瞻性以及良好的性價(jià)比，保持系統(tǒng)在相當(dāng)長的時間內(nèi)具有領(lǐng)先的地位。

圖4 燈光控制架構(gòu)

4.舞臺建筑設(shè)計(jì)應(yīng)提供舞臺機(jī)械的種類、位置、尺寸、數(shù)量，臺上和臺下機(jī)械布置所需的空間尺度，設(shè)備荷載、內(nèi)力分析、預(yù)埋件、用電負(fù)荷及控制臺位置等要求，滿足舞臺機(jī)械安裝、運(yùn)行、檢修和操作等使用要求。

舞臺機(jī)械運(yùn)行必須采取技術(shù)措施，確保安全運(yùn)行。在運(yùn)行一群全過程中應(yīng)有相應(yīng)的聲、光警示信號，不得影響演出效果。舞臺機(jī)械可動臺面與不動臺面的縫隙不得大于5mm；高差不得大于±3mm。舞臺機(jī)械臺面的水平擺動間隙不得大于5mm；高差不得大于±3mm。

圖5 機(jī)械動力控制架構(gòu)

5.完整的LED顯示屏系統(tǒng)由：視頻采集、信號處理、控制系統(tǒng)和圖像顯示四個部分組成。最基本的LED顯示屏系統(tǒng)必須包含顯示系統(tǒng)和信號源輸入。而信號處理、控制系統(tǒng)則可以根據(jù)信號源的數(shù)量和系統(tǒng)所需的功能綜合考慮進(jìn)行配置。

信號處理部分主要是指圖像處理器。圖像處理器可輸入電腦、攝像機(jī)、DVD播放器、電視機(jī)機(jī)頂盒等各種視頻信號，通過圖像處理和合成，將各種格式的視頻信號進(jìn)行混合、疊加、裁剪、拼接，以合適的圖像大小、分辨率在LED顯示屏上顯示。根據(jù)圖像處理器的配置不同，圖像處理器的輸入、輸出、帶載能力和開窗數(shù)量等功能也不相同。

圖6 圖像處理控制架構(gòu)（舉例）

2.3系統(tǒng)功能特點(diǎn)

（1）視頻處理器

    視頻處理器的處理速度決定高清圖像的流暢和無縫拼接播出，簡單易用功能強(qiáng)大的控臺確保舞臺上各路圖像與劇情的緊密相接。

（2）播控操作臺

    演出現(xiàn)場通常有多路單獨(dú)場景節(jié)目源，多重背景屏幕單圖切換，所以控臺的選擇則非常重要：第一需要滿足各個劇目場景的準(zhǔn)確切換：第二所有節(jié)目都按照時間軸精確到讀秒控制;第三集成燈光按照DMX協(xié)議進(jìn)行控制;第四根據(jù)劇情需要按照時間軸的進(jìn)度精確控制舞臺機(jī)械的運(yùn)動等

（3） 配電柜的選擇

    劇場舞臺一般選用固定式配電柜，一般有20KW、40KW、80KW、150KW四種規(guī)格。其多功能卡及避雷器可根據(jù)需求自行選擇。我們一般可以根據(jù)屏體大小算出屏體輸入功率，再根據(jù)該功率來選擇合適的配電箱容量。在選擇配電箱的時候注意事項(xiàng)：

    ①配電箱的航空頭數(shù)量是否滿足實(shí)際需求；

    ②配電箱的尺寸是否能滿足維護(hù)通道的尺寸放置要求（配電箱容量越大，尺寸就越大）；

    ③要考慮配電箱的安放位置，需要考慮防水、避雷、遠(yuǎn)程控制上下電等。

    ④要考慮容量的選擇，一般配電箱的容量要大于輸入功耗（非最大功耗）。

    一般為在一定區(qū)域內(nèi)，總功耗超過10KW的情況下，需使用該設(shè)備（視具體情況來定）。