演播室制景屏解决方案

一、概述

　　演播室是利用光和声进行空间艺术创作的场所，是电视节目制作的常规基地，除了录制声音外，主要还是摄录图像。嘉宾、主持及演职人员在里面进行工作、制作及表演。因此，除了必要的摄录编设备外，它必须具有足够的声、光和电(录影背景所表达出更直接、生动的画面)技术。

　　二、演播室建设

　　1、演播室归类

　　* 用途

　　大型(800-2200㎡)-用于场面较大的歌舞、戏曲、综艺活动等节目，也可分区域进行景区选择

　　中型(300-600㎡)-用于场面较小的歌舞、戏曲、智力竞赛及座谈会等

　　小型演播室(50-200㎡)-以新闻、访谈等节目为主

　　* 方式

　　直播-对设备稳定性、人物能力要求高，具备时效、真实感，可以给观众很好的互动性;

　　录播-前期工作小，可碎片化编辑，内容会更丰富;但没有时效性和互动性;

　　* 分类

　　常规节目

实物造景

　　由实物搭建的演播室布景，人物活动与录影背景内容固定在相对一个方式上。

　　虚拟现实

虚拟造景

　　实质是将计算机制作的虚拟三维场景与电视摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成，使人物与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者天衣无缝的融合，以获得完美的合成画面，内容与形式多样化。

　　关于演播室分类阐述

　　虚拟现实-使用在小型演播室，主要用途-新闻、体育直播等对空间要求不大，无需现场观众，而且人与人互动需求少;

　　常规节目-使用在中、大型演播室，对空间要求大，有面对面互动或现场观众;

　　中大型演播室通过实景搭建，营造出的环境给主持人或现场人员提供更活跃的氛围。实景布局有两种方式，一个是固定式环境装修，另一个是加入制景(背景)屏幕，后者由节目形态来定制任意色彩与画面变换来满足录制要求，提供更灵活，更多样发展的方式。

　　从上述中看到，现代中大型演播室建设在声、光、电技术应用需求会往多元化、专业性发展。

　　以下主要是对中大型演播室的制景(背景)显示系统进行阐述。

　　2、制景显示系统建设要求

　　功能

　　u 无缝、无亮带

　　在多角度，不同变焦等摄像取景中，作为制景(背景)屏，给于自然、完整画面显示，不额外产生分隔等观感。在屏幕加工精度、亮线处理技术上有好的处理技术。

　　完整呈现 有分隔感

　　u 高兼容

　　背景屏作为演播室多方信息展示和造景的一个核心呈现系统，必须能接入电视台其他制作、播放等信号源系统，例如：图文包装系统、摄像系统、虚拟系统、超高分辨率工作站等。并各信号可任意调屏显示，开多个画中画(窗口)进行漫游、放大等功能。

　　图片

　　u 摄像无屏闪

　　LED制景屏不能被摄影摄像系统捕捉呈现出扫描纹或闪烁现象。LED屏通过高刷新率设计，同时针对摄像系统的50Hz与60Hz调整频率规格进行优化，LED屏的刷新率设计成60Hz或50Hz整倍数，来消除闪屏等现象。

扫描纹

　　u 色域、HDR显示技术

　　LED屏作为节目背景造景功能，应能根据节目制作要求精准显示画面内容，特别现在推出的HDR的视频标准，对显示屏的标准也做了一定要求。

　　非HDR HDR

　　LED屏能呈现出高动态范围(HDR)显示源做出的效果，对画面整体亮度和色彩颜色展现都有明显提升。这就需厂家对LED屏的传输系统、中央处理等技术加大研发。其中HDR涉及到显示屏色域(色彩量的总和)这一个重要领域：

　　经常看到一个场景:节目制作师的作品在显示屏显示时,发觉颜色不对,这就是制作电脑(包含制作软件)采用的色域和显示屏色域标准不同造成的。

　　前期液晶、DLP背投等技术采用Rec.709(或sRGB)标准，后期加入更高NTSC或Adobe RGB色域标准，俗称广色域。

　　下面看看在一台广色域显示器显示不同色域标准画面有什么不同：

　　AdobeRGBsRGB

　　显示屏要满足HDR技术，色域提升技术上，应往着140jx_RGB、110%NTSC以上的标准研发。

　　u 无工作噪声

　　在制景屏放在主持人附近，并有录影拾音等要求下，作为环境装饰设备一类，应不制造噪音和符合EMC标准。

　　显示屏噪音产生源都来自风扇散热。采用低功率、高效能设计，辅助主动式外壳散热等先进技术，杜绝使用风扇，还减少因风扇问题导致的散热不好而影响设备稳定性。

　　u 色温

　　演播室一般采用3050K和5600K色温标准建设，背景LED屏也属于光源的一种，相应对屏幕的色温必须做出相同设置。当摄像机采用3200K色温灯光校白，在观众电视画面中，5000K色温以上的LED背景屏就会明显偏蓝，色谱中接近一半的色彩无法正确呈现;而当摄像机针对5600K色温灯光校白时，观众电视画面中的低色温LED背景屏就会呈现明显的橙红色，人物就会惨不忍睹。

　　LED背景屏应具备色温可调整，并在3050K或5600K值固化。

　　u 摩尔纹

　　用摄像系统拍摄背景屏时，很多时候会出现莫名其妙的水波纹现象，这在显示原理上其实是一个差拍表现，两个频率接近的等幅正弦波叠加合成信号后一个现象。LED背景屏建设需提供该问题的解决方案。

摩尔纹现象

　　安全

　　u 无黑屏

　　现场直播的设备安全与否，对电视台形象与收视率影响密切相关。该技术应用范畴，演播室制景LED屏采用最安全的1+1主备两套相同系统同时运行是做为建设的必要方案。

冗余备份

　　u 快速维护与结构安全

　　LED显示屏采用模块化、前维护设计结构。显示屏能提供全前维护或全后维护方式，无螺丝直接打开后盖，低成本的模块化部件更换模式和极限1分钟的更换速度。满足广电行业对设备快速维护的技术设计要求。

　　3、设计原则

　　充分利用有限的投资，在保证演播室先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备，我们认为演播室建设应该遵循以下原则：

　　Ø 先进性

　　以先进、成熟的视频技术进行合理搭配，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于数字视频的技术替代传统的模拟视频的技术。

　　Ø 标准化和开放性

　　视频标准应遵循国际化标准，使用国内标准的PAL制式，演播室按照国际化标准建造应用最新的布线方法，根据现有的设备进行合理配套，使得新老设备均能正常使用，为了今后的发展事先预留出应用端口及软硬件的升级换代，提供开放性的解决方案。

　　Ø 可靠性和可用性

　　选用高可靠的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。选用质量、性能、价格、服务、优异的品牌。

　　Ø 灵活性和兼容性

　　选用符合国际发展潮流的国际标准的软硬件技术，以便系统有可靠性强、可扩展和可升级等特点，保证今后可迅速采用视频网络化发展出现的新技术，同时为现存不同的视频设备(摄象机、录象机、切换台、字幕机等设备)提供互连手段。

　　Ø 实用性和经济性

　　从实用性和经济性出发，着眼于近期目标和长期的发展，选用先进的设备，进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的视频操作系统。

　　Ø 安全性和保密性

　　在特殊使用的情况下，必须保证视频文件信息保存和各种应用系统的安全。

　　Ø 扩展性和升级能力

　　演播室建设应具有良好的扩展性和升级能力，选用具有良好升级能力和扩展性的设备。在以后对该演播室行升级和扩展时，必须能保护现有投资。应支持多种视频格式、多种接口设置和多媒体实际应用。

　　Ø 设备的灵活性

　　设备的灵活性主要表现在前后期配置平衡等方面，配合最先进的数字视频技术，可以远距离传输，而无需图像质量的改变，以适应用户环境后期的变化。同时也可以通过网络的端口，以增加以后的延伸性。

　　三、演播室显示系统设计

　　1、拓扑图与屏幕设计

拓扑图

　　结构设计图

　　2、主要组成部分

制景LED屏

　　屏幕是由最新LED光源、数字传输、高位处理芯片等技术组成的一套无缝拼接显示屏，用于节目录制的背景视频、图片等素材的显示，为背景素材提供了超高分辨率、高动态范围、无分割感的极致显示体验。

　　拼接控制处理器

作为显示系统信号处理核心，通过PC控制电脑、手持无线设备，利用有线或者无线网络的方式向系统发送控制指令;通过串口(或网络)，将视频矩阵、音频矩阵、显示单元等外设连接起来，控制端通过发送各类控制指令，从而实现在LED大屏幕的单屏、局部整屏、漫游、跨屏，全屏、开关机、矩阵切换等功能。

　　信号系统

显示系统中的最上游设备—信号产生系统(包含软、硬件)，有演播室建设需求而架设的图文包装、3D制作、字幕、蓝光播放器等高清、4K或更高分辨率系统组成。输出给拼接控制器后在演播室背景LED屏上显示，从而增加整个节目录制的丰富性和多样性。

　　3、其他相关专业设备

　　摄像系统

　　广播级摄像机，配合液压脚架和云台，由摄像师进行构图、对焦等工作，摄像机外接CCU，后台进行参数调光。目前大部分摄像机系统采用SONY和Panasonic设备。

　　灯光

　　现在主流采用LED光源，寿命长，显色系数可Re≥95。按用途分类大概分由3200K(3050K)和5600K灯光色温选择，前者一般用于新闻访谈等，后者一般用于高清节目。灯光布局一般是人物前后光源照射无死角，再加入一下特部照射显托层次、立体感;还有LOGO部分、其他突出部分等环节的灯光布局。

　　监播

　　广播电台的安全播出是每一个电台的领导和技术人员非常关注的问题。电台的播出是一个复杂，外延广泛的系统，实现安全播出就必须清楚直观的对所有相关系统作合理实时的监控，并对现场技术人员给于足够的技术辅助，将播出的安全性提高到一个新的层次。

　　监播室的核心作用是将广播信号实时视频电平监测、音频指标在线测量、多点监听、报警指示、代播报警等多项监测监播功能，利用现代音视频处理与识别技术进行音视频监听监看、总控监看、在线分析和智能故障判断，实现对广播电台的录制、直播、总控、调制、发射等各个环节的信号监测与内容监播，保证广播电台节目的安全正常播出。

　　四、显示系统介绍

　　1、系统特点

　　简易使用与高兼容

　　制景屏系统架设在小型全触控平台(PAD或其他移动终端)上的集中管理设计，让所有的控制管理融入人机交互感念，同时借助系统化的大型信息处理平台提供各类信号接入，为演播室背景屏系统注入强大呈现效果与便捷易用的体验。

　　(小圆放实际画面，红色大球加一个无线拖曳简易控制示意)

　　安全与动态呈现

　　使用广电行业最高的不黑屏标准，对整套LED制景屏系统提供完整冗余设计方案，使用电源、信号的独立处理，为演播室提供不黑屏的热备份技术储备。结合LED主动发光技术的高色域呈现技术，最终达成安全与画面效果的双子星塔耸立于广电背景屏应用的最顶端。

　　做备份与高清晰的示意图

　　先进的设计

　　致力运行安全设计最高标准，作为显示系统核心显示部分，为广电行业应用产品做出领先LED市场的均衡部件设计，采用高性能导热铝材料，内部结构两边平均优化布局，面板热处理等技术，让整个显示屏的电气性能提升一个等次。实现温升低，寿命更长，性能更稳定。

　　面板 背板

　　2、系统功能

　　对下方5个表达做图画

　　信号预监回显

　　背景画面切换

　　播放信号源管理

　　技术员权限管理

　　集中控制管理

　　五、设备规格

　　1、显示

　　特点

　　ü 16:9箱体比例，点对点显示2K、4K以上视频源

　　ü HUB卡+转换板形式，方便前/后维护

　　ü CNC加工，工业级的外形和箱体平整度

　　ü 支持模组平面度调整，箱体间缝隙调整

　　ü 全铝主动式散热系统，零噪音

　　ü 后盖无螺丝或前维护，极速模块化维护方式

　　ü 低亮高灰

　　ü 备份与热拔插

　　技术参数

　　2、拼接控制器

　　特点

　　ü 纯FPGA硬件架构，不死机，可直接断电

　　ü 支持不同点间距LED屏拼接。

　　ü 单通道输出四个独立图层。

　　ü 广电级60Hz实时处理，全通道24位RGB处理。

　　ü 支持4K x 2K的输入。

　　ü 显示窗口的大小任意叠加，漫游

　　ü 无缝实时画面切换，符合广电应用

　　ü 工作模板的多机快速恢复功能，方便的在各种应用场合下快速切换。

　　ü 输入输出图像实时监视。

　　ü 支持点对点显示的高清底图

　　ü 支持多种操作控制

　　ü 双电源冗余备份

　　技术参数

　　3、控制管理

　　ü 网络或者串口通讯的设置及连接

　　ü 新建屏幕及属性设置

　　ü 输出设置，包括屏幕属性

　　ü 输入设置，包括图像截取、亮度对比度和 EDID 设置

　　ü 图层设置，包括图层排布及分组设置

　　ü 场景设置，包括场景的保存与删除

　　ü 场景切换及预览，可提前预览保存的场景并切换

ü

多画面预览，可以切换不同的预览排布方式

　　ü 背景设置及保存

　　ü 软件实时预览输入源画面及大屏播放画面

　　ü 屏幕画面的任意切换

　　ü 预设保存与加载

　　ü 系统运行状态的实时监控

　　ü 工程的保存与加载

　　ü 对主机的出厂复位

　　六、易事达在广电行业的竞争优势

　　1、公司优势

　　Ø 提供更专业的消除摩尔纹方案

　　上面说到差拍现象，用空间分析举个例其实是LED屏显示画面时在两个空间频率略有差异的条纹，进行空间重合出现画面时，产生的一种现象，下方用一个过程进行描述：

两个频率空间差异

第一部整合

整合显示

　　最后一张整合显示时，呈现给观众眼睛的就是不规则的黑白混合显示，俗称摩尔纹现象。

　　易事达在国内外不同电视台应用中，结合自身研发能力等技术力量，为演播室应用中出现的摩尔纹提供几种方式的专业消除摩尔纹解决方案：

　　一、 配合用户对摄像系统进行选型和提供建议，配合摄像系统，核对CCD及COMS光电耦合器像素偏置技术来减少摩尔纹产生;

　　二、 配合用户对摄像系统拍摄减少摩尔纹的方法提供专业建议，例如角度、位置、焦点、焦长、镜前滤光等;

　　三、 光学处理，改变LED表面呈现结构，在表面叠加光学幕材料，改变点阵式发光结构来消除摩尔纹。

　　Ø 色准

　　当演播室的制景LED屏设置成3050K或5600K色温，是否就满足终端观众的视觉效果呢?我们经常忽略了一个很专业的技术要求，就是—色彩偏离度(ΔE)(色准)-设备显示的色彩精准程度。

　　我们来看看如LED屏色准不好，色彩产生飘移而产生的显示差异：

标准色

R-1 G+2 B-1

R+9 G-9 B+4

　　LED显示采用RGB三基色发光源进行配色，要达到色准，需对RGB三色光源进行精细的控制管理，我司在研发、生产技术上在对分流稳压器、时钟振荡器、数字转换器、LED芯片波长检测等环节进行长期积累与调试，满足到色准ΔE<1。

　　Ø 全备份方案

　　鉴于广电应用特殊性，设备采用冗余设计是提升安全系数的最好解决方案。我司在视讯行业多年的产品应用与研发积累，为广电行业用户提供专业的全备份建议方案。

　　显示系统主备

　　建设两套一样配置的主备系统，包括电源与信号处理部分。实现热备份方式的智能识别切换，无黑屏现象。

　　视音频

　　我方配合用户对视频系统与切换台间的应用和备份、对数字调音台与显示系统同步配合等方面给出建议方案。

　　电源系统

　　配合演播室技术用电和UPS供电对显示系统备份方案的整合，确保电路故障可无缝倒换，保证背景LED屏正常运行。

　　计算机设备

　　显示系统的控制客户端的计算机系统备份，包括电源与原始数据保存。保证计算机电脑崩溃也可用其他电脑终端调用数据控制显示系统，并原设置参数不变。