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項目概述
1.1項目背景
近年來，隨著led顯示屏應用技術快速發展，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越來越成熟，led顯示屏的應用也越來越廣泛。在舞臺劇院等演藝場所，由于傳統的場所布景道具體積龐大及造型的單調，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，多變的場景風格，成為舞臺劇院顯示應用的必備產品之一。
1.2項目需求
1、led顯示屏的視頻源播放功能：視頻節目播放排單功能；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、結構造型多變，在演出現場可以根據劇情需要與舞臺機械有機結合制造出亦真亦幻的劇情氛圍和臺上臺下激情互動的現場氣氛。
3、先進性及易操作
（1）接入系統的視頻、音頻和舞臺燈光等設備通過系統的同步功能，可以使用音頻設備來控制畫面的播放，音畫同步播控實現精確同步，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；
為了增加現場氣氛，根據需要，能隨時調配現場攝像機拍攝的畫面到任意一塊大屏。也可以通過現場工作人員的手機或平板拍攝將照片迅速發送到大屏，實現與觀眾及嘉賓的良好互動，增加節目的趣味性。
（2）圖像輸出分辨率調整容易。由于led顯示屏的點數是固定的，該播控系統可以根據演出視頻畫面的尺寸而調整輸出，非標準尺寸和標準尺寸都可以很容易的在系統中實現，并且根據節目的變更可以靈活方便的調整。
操作方便。通過系統實現一套主控系統對所有大屏的節目內容完全控制，只需要一個操作人員，就可以實現對多路信號的控制，可以解決多個大屏不易同步播放的問題。根據節目形態進行播控編排，可以很容易的進行視頻內容的播出。
該播控系統兼容高清視頻信號、PPT、圖片、DVI、HDMI、有限電視信號等所有的主流媒體格式，實現媒體素材和節目源的通用。支持當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。
4、可擴展性及經濟性
led顯示屏播控輸出端口具有擴展性，可根據舞臺的要求，可以加入對彩幕、水幕、3D、全息投影等設備的控制。
5、系統穩定性
該系統基于SC（服務器與控制機）網絡控制架構，周邊設備采用模塊式組合設計，系統運行穩定，屏體控制部分采用采用系統熱備份配置，確保演出正常。
方案設計
2.1設計原則
由于led顯示屏安裝的方便性和控制的數字化程度越來越高，被越來越多的應用于大型舞臺演出現場。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的背景圖像，實現互動功能，使背景畫面動靜相宜，劇情表演更加生動，讓觀眾身臨其境。它讓數字舞美設計具有更大的發揮空間，完美地將現代科技與現場節目氣氛融合在一起，設計出與劇情相襯且有視覺沖擊力的舞臺，實現傳統數字舞美設備難以完成的舞臺效果。led顯示屏不同與傳統的繪畫、投影等連續成像的顯示方式，它是采用等間距的離散發光點在空間距離上的視覺融合后形成連續背景圖像的，故在選擇屏體時LED點間距是關鍵。
人眼分辨圖象的細節能力稱為分辨力，可用分辨角來衡量，用θ表示，因為實際的θ很小，它大致和可分辨的緊鄰的兩點間距成正比，和觀看距離L成反比，即θ≈d/L（弧度）=3438d/L (分)。分辨角的倒數為分辨力。分辨力還和照度及對比度有關。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，物體上兩個物點之間的距離為0.1mm。
圖1 分辨力原理
運用上面的理論，根據劇院實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’，通過計算我們可以得到顯示屏的理想點間距。根據人眼分辨力的原理，人眼能辨別在垂直方向上排列的相鄰黑白水平線條的細致程度叫垂直清晰度。根據圖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，則通過計算d=1.5×12000÷3438≈5.24mm。實際建議選擇P4.81點間距產品。
選擇合適的點間距后，可根據劇院的舞臺需要選擇合適的安裝方式，如堆裝、吊裝等。
2.2設計架構
1.大型舞臺、劇院的舞臺設計類型比較多，功能、技術、藝術要求比較高。設計人員需要掌握多方面知識才能做好設計。一個完善的舞臺應包括：主臺、側臺、布景、舞臺結構、機械動力、燈光、音響、圖像處理等。根據不同的舞臺應用設計和主題劇院特點，舞臺設計也大不相同。
圖2 led顯示屏整體架構
2. 音響系統需要根據舞臺、劇院藝術表演要求來配置。根據不同的使用環境和要求，系統設計需達到：最適當的響度，高保真的傳輸，最佳的清晰度，均勻的聲場分布，聲像一致等技術要求，達到最佳的效果。
圖3 音響控制架構
3. 隨著藝術的發展，對舞臺燈光也提出了更高的要求。它要表現演出風格、形式的多樣化，即能表現演出過程中燈光的快速切換，又能使燈光變化準確、細膩、流暢，具有完美的節奏感。演出燈光在觀眾視覺中，以不知不覺的方式進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、燈光控制設備能塑造形象，渲染色彩，變化節奏，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，構成演員、觀眾、情景混為一體的相互影響與舞臺演出內容吻合的特定空間。
燈光系統設計、配置、功能需滿足現代舞臺劇院，音樂廳，演播廳等現場的燈光要求，充分考慮系統的合理性、可擴展性、前瞻性以及良好的性價比，保持系統在相當長的時間內具有領先的地位。
圖4 燈光控制架構
4.舞臺建筑設計應提供舞臺機械的種類、位置、尺寸、數量，臺上和臺下機械布置所需的空間尺度，設備荷載、內力分析、預埋件、用電負荷及控制臺位置等要求，滿足舞臺機械安裝、運行、檢修和操作等使用要求。
舞臺機械運行必須采取技術措施，確保安全運行。在運行一群全過程中應有相應的聲、光警示信號，不得影響演出效果。舞臺機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 機械動力控制架構
5.完整的led顯示屏系統由：視頻采集、信號處理、控制系統和圖像顯示四個部分組成。最基本的led顯示屏系統必須包含顯示系統和信號源輸入。而信號處理、控制系統則可以根據信號源的數量和系統所需的功能綜合考慮進行配置。
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、DVD播放器、電視機機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、帶載能力和開窗數量等功能也不相同。
圖6 圖像處理控制架構（舉例）
2.3系統功能特點
（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
演出現場通常有多路單獨場景節目源，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確切換：第二所有節目都按照時間軸精確到讀秒控制;第三集成燈光按照DMX協議進行控制;第四根據劇情需要按照時間軸的進度精確控制舞臺機械的運動等
（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四種規格。其多功能卡及避雷器可根據需求自行選擇。我們一般可以根據屏體大小算出屏體輸入功率，再根據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：
①配電箱的航空頭數量是否滿足實際需求；
②配電箱的尺寸是否能滿足維護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）。
一般為在一定區域內，總功耗超過10KW的情況下，需使用該設備（視具體情況來定）。
