1.1项目背景
   近年来，随着led显示屏应用技术快速发展，其显示的色彩更加丰富、清晰度更高、大面积视频拼接等技术越来越成熟，led显示屏的应用也越来越广泛。在舞台剧院等演艺场所，由于传统的场所布景道具体积庞大及造型的单调，多是一次性使用。而led显示屏以其炫丽的视频布景，灵活的舞台造型，多变的场景风格，成为舞台剧院显示应用的必备产品之一。

1.2项目需求

1、led显示屏的视频源播放功能：视频节目播放排单功能；画面分割及组合功能；声画完全同步播放控制功能；其他视频信号源接入功能等；

2、结构造型多变，在演出现场可以根据剧情需要与舞台机械有机结合制造出亦真亦幻的剧情氛围和台上台下激情互动的现场气氛。

3、先进性及易操作

（1）接入系统的视频、音频和舞台灯光等设备通过系统的同步功能，可以使用音频设备来控制画面的播放，音画同步播控实现精确同步，解决闪电、飞车、击鼓及其他特技图像音视频不容易同步的问题，也降低操作人员的使用难度；

为了增加现场气氛，根据需要，能随时调配现场摄像机拍摄的画面到任意一块大屏。也可以通过现场工作人员的手机或平板拍摄将照片迅速发送到大屏，实现与观众及嘉宾的良好互动，增加节目的趣味性。

（2）图像输出分辨率调整容易。由于led显示屏的点数是固定的，该播控系统可以根据演出视频画面的尺寸而调整输出，非标准尺寸和标准尺寸都可以很容易的在系统中实现，并且根据节目的变更可以灵活方便的调整。
操作方便。通过系统实现一套主控系统对所有大屏的节目内容完全控制，只需要一个操作人员，就可以实现对多路信号的控制，可以解决多个大屏不易同步播放的问题。根据节目形态进行播控编排，可以很容易的进行视频内容的播出。

该播控系统兼容高清视频信号、PPT、图片、DVI、HDMI、有限电视信号等所有的主流媒体格式，实现媒体素材和节目源的通用。支持当前所有主流视频格式的输入，可以将外部通用的视频信号接入系统。

4、可扩展性及经济性
led显示屏播控输出端口具有扩展性，可根据舞台的要求，可以加入对彩幕、水幕、3D、全息投影等设备的控制。

5、系统稳定性
该系统基于SC（服务器与控制机）网络控制架构，周边设备采用模块式组合设计，系统运行稳定，屏体控制部分采用采用系统热备份配置，确保演出正常。

方案设计

2.1设计原则
   由于led显示屏安装的方便性和控制的数字化程度越来越高，被越来越多的应用于大型舞台演出现场。作为舞台背景，led显示屏可以通过事先合成的视频提供各种与舞台剧情密切相关的背景图像，实现互动功能，使背景画面动静相宜，剧情表演更加生动，让观众身临其境。它让数字舞美设计具有更大的发挥空间，完美地将现代科技与现场节目气氛融合在一起，设计出与剧情相衬且有视觉冲击力的舞台，实现传统数字舞美设备难以完成的舞台效果。led显示屏不同与传统的绘画、投影等连续成像的显示方式，它是采用等间距的离散发光点在空间距离上的视觉融合后形成连续背景图像的，故在选择屏体时LED点间距是关键。

人眼分辨图象的细节能力称为分辨力，可用分辨角来衡量，用θ表示，因为实际的θ很小，它大致和可分辨的紧邻的两点间距成正比，和观看距离L成反比，即θ≈d/L（弧度）=3438d/L (分)。分辨角的倒数为分辨力。分辨力还和照度及对比度有关。正常视力的人，在中等亮度和对比度下，θ=1'~1.5'。在观看距离一定的情况下，若两相邻像素点的视角小于分辨角，人眼不能分辨，若大于分辨角，会有颗粒状的感觉，影响视觉效果。我们知道假如一个人眼能分辨的最小视角为1’，则物体在距离瞳孔25cm处（即明视距离）时，物体上两个物点之间的距离为0.1mm。 

图1 分辨力原理

运用上面的理论，根据剧院实地测量各个位置的屏体到第一排观众的距离L，由于剧院演出时背景一般较暗，照度低，故选择θ=1.5’，通过计算我们可以得到显示屏的理想点间距。根据人眼分辨力的原理，人眼能辨别在垂直方向上排列的相邻黑白水平线条的细致程度叫垂直清晰度。根据图1所示，人眼在L距离上刚刚能分辨出图上的一定宽度为d的黑白线时，θ=1.5’。假如通过测量某剧院L=12m，则通过计算d=1.5×12000÷3438≈5.24mm。实际建议选择P4.81点间距产品。

选择合适的点间距后，可根据剧院的舞台需要选择合适的安装方式，如堆装、吊装等。

2.2设计架构
   1.大型舞台、剧院的舞台设计类型比较多，功能、技术、艺术要求比较高。设计人员需要掌握多方面知识才能做好设计。一个完善的舞台应包括：主台、侧台、布景、舞台结构、机械动力、灯光、音响、图像处理等。根据不同的舞台应用设计和主题剧院特点，舞台设计也大不相同。 

图2 led显示屏整体架构

2. 音响系统需要根据舞台、剧院艺术表演要求来配置。根据不同的使用环境和要求，系统设计需达到：最适当的响度，高保真的传输，最佳的清晰度，均匀的声场分布，声像一致等技术要求，达到最佳的效果。

图3 音响控制架构

3. 随着艺术的发展，对舞台灯光也提出了更高的要求。它要表现演出风格、形式的多样化，即能表现演出过程中灯光的快速切换，又能使灯光变化准确、细腻、流畅，具有完美的节奏感。演出灯光在观众视觉中，以不知不觉的方式进行光的明暗效果变化，形体空间变化。这就要求舞台灯光布局、选用灯具、灯光控制设备能塑造形象，渲染色彩，变化节奏，形成在视觉语汇的特有的舞台演出空间气氛，影响观众的情绪变化，构成演员、观众、情景混为一体的相互影响与舞台演出内容吻合的特定空间。

灯光系统设计、配置、功能需满足现代舞台剧院，音乐厅，演播厅等现场的灯光要求，充分考虑系统的合理性、可扩展性、前瞻性以及良好的性价比，保持系统在相当长的时间内具有领先的地位。

 图4 灯光控制架构

4.舞台建筑设计应提供舞台机械的种类、位置、尺寸、数量，台上和台下机械布置所需的空间尺度，设备荷载、内力分析、预埋件、用电负荷及控制台位置等要求，满足舞台机械安装、运行、检修和操作等使用要求。

舞台机械运行必须采取技术措施，确保安全运行。在运行一群全过程中应有相应的声、光警示信号，不得影响演出效果。舞台机械可动台面与不动台面的缝隙不得大于5mm；高差不得大于±3mm。舞台机械台面的水平摆动间隙不得大于5mm；高差不得大于±3mm。

图5 机械动力控制架构

5.完整的led显示屏系统由：视频采集、信号处理、控制系统和图像显示四个部分组成。最基本的led显示屏系统必须包含显示系统和信号源输入。而信号处理、控制系统则可以根据信号源的数量和系统所需的功能综合考虑进行配置。

信号处理部分主要是指图像处理器。图像处理器可输入电脑、摄像机、DVD播放器、电视机机顶盒等各种视频信号，通过图像处理和合成，将各种格式的视频信号进行混合、叠加、裁剪、拼接，以合适的图像大小、分辨率在led显示屏上显示。根据图像处理器的配置不同，图像处理器的输入、输出、带载能力和开窗数量等功能也不相同。

图6 图像处理控制架构（举例）

2.3系统功能特点
（1）视频处理器
    视频处理器的处理速度决定高清图像的流畅和无缝拼接播出，简单易用功能强大的控台确保舞台上各路图像与剧情的紧密相接。

（2）播控操作台
    演出现场通常有多路单独场景节目源，多重背景屏幕单图切换，所以控台的选择则非常重要：第一需要满足各个剧目场景的准确切换：第二所有节目都按照时间轴精确到读秒控制;第三集成灯光按照DMX协议进行控制;第四根据剧情需要按照时间轴的进度精确控制舞台机械的运动等

（3） 配电柜的选择
    剧场舞台一般选用固定式配电柜，一般有20KW、40KW、80KW、150KW四种规格。其多功能卡及避雷器可根据需求自行选择。我们一般可以根据屏体大小算出屏体输入功率，再根据该功率来选择合适的配电箱容量。在选择配电箱的时候注意事项：
    ①配电箱的航空头数量是否满足实际需求；
    ②配电箱的尺寸是否能满足维护通道的尺寸放置要求（配电箱容量越大，尺寸就越大）；
    ③要考虑配电箱的安放位置，需要考虑防水、避雷、远程控制上下电等。
    ④要考虑容量的选择，一般配电箱的容量要大于输入功耗（非最大功耗）。
    一般为在一定区域内，总功耗超过10KW的情况下，需使用该设备（视具体情况来定）。