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電視臺(tái)演播室LED電子大屏幕選型及設(shè)計(jì)方案 

 1）電視臺(tái)LED電子大屏幕選型

    一般而言，LED顯示屏廠家會(huì)結(jié)合客戶要求及派技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)堪察后，給客戶推薦合適的型號(hào)，如觀看距離大于或等于3米時(shí)，可以選擇P3或P3以下的型號(hào)，對(duì)于一些要求觀看距離、刷新率、清晰度比較高的要求，可以選擇小間距LED顯示屏。此外，由于電視臺(tái)需要用高清攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，所以刷新率可以選擇3840Hz，灰度等級(jí)16bit，視角大于120度的LED顯示屏。當(dāng)然，如果屏體面積不到10平方米，為了保證拍攝的清晰度，可以選擇小間距LED顯示屏。

    2）配電安全性設(shè)計(jì)

    LED電子大屏幕由LED模組、箱體、LED電源、控制器即控制卡（發(fā)送和接收卡）、輸入信號(hào)切換矩陣、計(jì)算機(jī)、供配電系統(tǒng)和視頻處理器等組成。

    LED電子大屏幕在安裝之前，要考慮到配電系統(tǒng)，如果功率大了則容易造成浪費(fèi)，小功率則造成顯示屏供不上電（黑屏），而LED顯示屏廠家一般在產(chǎn)品出廠前都會(huì)給用戶提供模組的最大電流及整屏的最大功率（LED顯示屏廠家一般會(huì)把屏調(diào)成100%白屏測(cè)最大功率），所以技術(shù)員在安裝時(shí)可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)作為參考。但在實(shí)際使用時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)LED電子大屏幕的實(shí)際亮度為最大亮度的12%~18%左右，所以其實(shí)際使用功率也只有最大功率的1/2或1/3，以P2.5室內(nèi)LED顯示屏37.5㎡為例，整塊大屏幕的實(shí)際功率小于8KW，所以如果按照最大功率來(lái)做比較大的開(kāi)關(guān)及比較粗的電纜會(huì)造成浪費(fèi)。

    此外，還要預(yù)留足夠功率的動(dòng)力電源，再加上廣電的廣播要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要有兩類不同的動(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。

    單元LED箱體的啟動(dòng)電流雖然也很大，但往往由于面積小，所以不會(huì)造成安全隱患，但如果是幾十或上百平方米的LED電子大屏幕的啟動(dòng)電流不會(huì)是1+1=2那么簡(jiǎn)單，很有可能是2的N次方。所以從安全性方面而言，接電時(shí)要注意三相平衡，如果采用單相則會(huì)因?yàn)榈綦娫斐删植空w黑屏，所以要注意分相接電。此外還需要運(yùn)用PLC自動(dòng)分批啟動(dòng)或手動(dòng)分批啟動(dòng)，而且要求LED顯示屏的系統(tǒng)配電箱的主備動(dòng)力電必須具備自動(dòng)倒換開(kāi)關(guān)功能。

    電視臺(tái)演播室有時(shí)是預(yù)先錄制好節(jié)目，然后經(jīng)過(guò)后期整理后，才在網(wǎng)絡(luò)或電視頻道播放，但有時(shí)也會(huì)用到直播。如果直播過(guò)程中LED電子大屏幕的電源出現(xiàn)損壞，那么有可能會(huì)造成屏幕黑屏，所以需要LED顯示屏廠家在設(shè)計(jì)時(shí)采用電源雙備份功能，或采用不同相線的箱體之間的直流電作為備份，當(dāng)一臺(tái)電源損壞時(shí)，另一臺(tái)電源會(huì)自動(dòng)接替損壞的電源繼續(xù)工作，不會(huì)對(duì)LED顯示屏造成損壞，或出現(xiàn)黑屏等現(xiàn)象。

LED電子大屏幕屏體強(qiáng)電邏輯圖

     3）弱電信號(hào)流設(shè)計(jì)

    一般傳統(tǒng)的LED電子大屏幕所采用的視頻播放源接口為DVI或HDMI接口，而對(duì)于電視臺(tái)而言，用DVI矩陣給大屏幕提供信號(hào)切換和備份會(huì)增加成本，所以一般工程商會(huì)考慮運(yùn)用SDI接口。傳統(tǒng)接口的輸出除了運(yùn)用在LED顯示屏外，還要輸入到矩陣、電視墻監(jiān)看甚至切換臺(tái)輸出。為了使整個(gè)系統(tǒng)變得非常靈活，LED屏廠家將大屏幕渲染機(jī)的輸出直接接入矩陣，從矩陣輸出信號(hào)給LED大屏幕，從而讓LED屏系統(tǒng)擁有豐富的信號(hào)源，電視墻、切換臺(tái)上有大屏渲染機(jī)的內(nèi)容監(jiān)看和輸出，可以節(jié)省DVI矩陣的成本和避免增加系統(tǒng)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。所以電視臺(tái)的LED屏接口一般會(huì)選擇輸入信號(hào)兼容的VGA、HDMI、DVI，同時(shí)支持基帶SDI接口。

    4）弱電架構(gòu)安全性設(shè)計(jì)

   （1）拼接器的系統(tǒng)安全

    LED顯示屏系統(tǒng)的弱電架構(gòu)包括輸入和輸出拼接器、發(fā)送和接收設(shè)備。傳統(tǒng)的集中式拼接器、發(fā)送和接收設(shè)備雖然成本相對(duì)較低，但如果這些設(shè)備一旦出現(xiàn)問(wèn)題，則可能會(huì)造成黑屏，而電視臺(tái)則要求不能出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，即使出現(xiàn)黑屏也要在半小時(shí)內(nèi)恢復(fù)正常。

    基于上述問(wèn)題，LED顯示屏廠家采用了集中式處理器的FPGA加矩陣交換芯片的技術(shù)結(jié)構(gòu)，讓所有的數(shù)據(jù)交換及輸入和輸出信號(hào)都在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)完成，具體操作為使用一個(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，然后通過(guò)并行處理技術(shù)分散處理數(shù)據(jù)。

LED顯示屏集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    為了使各種視頻信號(hào)源（HDMI、SDI、DVI/VGA信號(hào)）變成統(tǒng)一的數(shù)字視頻信息，可以采用分布式圖像拼接控制器輸入端實(shí)時(shí)影像數(shù)字采集技術(shù)。其目的是將視頻信息打包成能夠在以太網(wǎng)上傳輸?shù)腎P碼流，具體操作方法可以把高質(zhì)量的有損或無(wú)損壓縮編碼。而分布式控制器輸出端則是由一個(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。

LED顯示屏分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    相對(duì)于集中式處理器的高速差交換底板（底板對(duì)于整個(gè)處理器的信號(hào)穩(wěn)定性和完整性起著至關(guān)重要的作用），如果出現(xiàn)一點(diǎn)故障就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體崩潰而言，分布式圖像拼接控制器則是由一個(gè)個(gè)獨(dú)立的功能模塊構(gòu)成，即如果其中一個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體崩潰，而且分布式拼接系統(tǒng)具有圖像信號(hào)多點(diǎn)共享的功能。

    分布式圖像拼接控制器的獨(dú)立功能模塊包括圖像顯示輸出端、交換機(jī)和圖像采集輸入端，每個(gè)輸入端分別對(duì)應(yīng)一至二路圖像信息。例如一塊LED顯示屏有8路SDI輸入信號(hào)源，那么就需要4個(gè)輸出盒、4個(gè)輸入設(shè)備和一個(gè)48口的千兆交換機(jī)。如果在實(shí)際使用時(shí)發(fā)生調(diào)整，只需增加相應(yīng)的輸入盒設(shè)備即可，而傳統(tǒng)的集中式控制器的如果要處理多路信號(hào)時(shí)，則會(huì)占用系統(tǒng)的總線帶寬和CPU資源，因此不能同時(shí)處理多路RGB/視頻等信號(hào)。相對(duì)于集中式處理器而言，分布式圖像拼接的整體則更靈活和穩(wěn)定。所以電視臺(tái)LED顯示屏要保證當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致屏體出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，如果是核心的交換機(jī)損壞，只需更換交換機(jī)即可，無(wú)需其他操作。

   （2）收發(fā)送盒和屏體信號(hào)的安全

    傳統(tǒng)的發(fā)送和接收盒使用DVI-光纖把信號(hào)發(fā)送到屏體，然后由DVI有源分配進(jìn)入各列屏體，其缺點(diǎn)是有源設(shè)備多，可靠性差，環(huán)節(jié)多，容易造成屏體大面積或整屏黑屏。而基于TCP/IP的信號(hào)發(fā)送和接收盒則支持熱插拔功能，信號(hào)由網(wǎng)線傳輸，一個(gè)發(fā)送盒可以為兩個(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。而任意發(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。

    5）實(shí)用性設(shè)計(jì)

    LED電子大屏幕是一個(gè)高耗電的電子產(chǎn)品，所以當(dāng)需要時(shí)則打開(kāi)，不需要時(shí)則關(guān)閉，在，中弱電設(shè)備也經(jīng)常需要開(kāi)關(guān)比較麻煩。所以LED顯示屏廠家出于人性化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一款可以搖控開(kāi)關(guān)的配電箱，即在大屏幕附近的配電箱上使用搖控開(kāi)關(guān)來(lái)控制配電箱內(nèi)部的吸合器通斷來(lái)每日開(kāi)關(guān)機(jī)。

    而傳統(tǒng)的LED大屏幕則需要通過(guò)電腦控制軟件來(lái)控制大屏幕的開(kāi)關(guān)，如果PC端出現(xiàn)故障，或軟硬件無(wú)法兼容，則很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，所以LED大屏幕系統(tǒng)可以不使用電腦進(jìn)行開(kāi)關(guān)。如果是調(diào)整亮度、色溫、顏色、刷新率、灰度、拼接方式等則需要電腦和控制軟件進(jìn)行設(shè)置。

    LED顯示屏是由單元箱體拼接而成，所以在出具鋼結(jié)構(gòu)圖像時(shí)，要考慮維修通道的厚度，維修人員的承重，檢修導(dǎo)通要有照明等。此外為了方便查看LED顯示屏的數(shù)據(jù)接口狀態(tài)，可以在單元箱體增加監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)觀看屏體狀態(tài)的的監(jiān)控軟件可以實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示屏工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)電源或信號(hào)接口損壞時(shí)，可以及時(shí)更換電源或信號(hào)，不影響直播效果。此外箱體接插件要支持插拔功能，接口簡(jiǎn)單可維護(hù)。

    6）其他重要技術(shù)參數(shù)

    LED電子大屏幕如果刷新率過(guò)低，用攝像機(jī)拍攝時(shí)會(huì)出現(xiàn)條紋，所以必須選用刷新率比較高的LED顯示屏，并把刷新率調(diào)節(jié)成與攝像機(jī)快門一致。此外，色溫可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)節(jié)成3200K-6500K或其他參數(shù)，對(duì)比度可以調(diào)節(jié)為3000:1，亮度可以調(diào)節(jié)成200cd/㎡-1000cd/㎡。

    由于電視臺(tái)是一個(gè)密封的空間，所以要考慮LED屏散熱問(wèn)題，選擇產(chǎn)品型號(hào)時(shí)盡量選擇散熱性能良好，發(fā)熱較小的屏。風(fēng)扇在密閉的空間內(nèi)容易產(chǎn)生噪音，所以盡量不要選擇帶風(fēng)扇的LED顯示屏。

    此外，由于LED屏幕的實(shí)際使用的亮度只有12%~18%，所以在低亮下部分LED屏的灰度還原性不是很好，容易產(chǎn)生色塊，所以在選擇型號(hào)時(shí)要特別注意。

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