南京奥体中心场馆LED 显示屏评介

南京奥体中心场馆LED 显示屏评介

关键词：体育场馆 LED 显示屏

（一）体育场馆LED大屏的种类和特点

去年10月在南京LED 举行了第10届全国运动会。这是2008北京奥运会之前的一次规模最大的国内体育盛会。江苏省南京市都投入大量的人力物力，建设了具有一流水平的南京奥林匹克体育中心。十运会是对我国体育运动水平和大型体育盛会的组织能力的考验，也是对于体育设施的考验。在奥体中心各场馆，使用了大量的LED 显示屏。同样也经受了考验，对于2008北京奥运会的场馆建设和LED显示屏的配备选型也是一次实战演练。

LED显示屏已经成为现代化大型体育场馆的必备设施，在重大的体育赛事中使用大量的LED 显示屏，特别是如奥运会等世界顶级的体育盛会中更是不可缺少的设备。从其使用的角度可以分为两类，一是全彩色视频大屏幕，用于在比赛现场播放赛场上（包括其他赛场）的精彩场面，或慢动作回放活精彩的特写镜头等，或者是用三维动画方式表现赛会和某一赛事等，总之就是一台巨型的彩色电视机。奥运会和大型国际赛事，由于有大量的游客光临，许多人不能到赛场，也可以在城市中的公共场所树立全彩色大屏对赛场上的实况进行转播，使得更多的人也能如身临其境一样的参与。不过这不属于场馆建设的范围。

另一种是计时计分显示屏，它与比赛的计时计分系统相连接，播放选手的比赛成绩和相关资料，从比赛的意义上来说，计时计分屏幕是更为重要，有的赛场可以没有视频大屏，但也不能没有用于计时计分的屏幕。计时记分屏幕，关键是实时准确清晰可*，并在这个基础上尽量做到生动和更强的表现力（如动画等）。计分显示屏主要以文字或文字加图形动画的方式显示选手的比赛成绩，资料，或其它信息。其颜色可以使单色，多色，或全色。文本信息应当有英文和本国文字，图形主要是显示选手的国家的国旗（世界上200多个参赛的国家和地区的旗帜多种多样，必须有全彩能力才能正确显示其国旗，如果不能准确显示，不如不显示，也没有问题，雅典奥运会有的赛场就用了单色的，而以前的奥运会也没有在记分牌上显示选手的国旗）动画则适用于显示该项赛事或者是精彩场面如破纪录，进球等。

此外还有用于做商业广告的大屏。形式就多种多样了，最常见的是赛场周围和看台上的大屏。但是奥运会不允许商业广告。

（二） 南京奥体中心主体育场馆LED显示屏

南京奥体中心是第10届全运会主会场，主体育场是开幕式和田径等项目的赛场，观众席有6万多个。主体育馆的坐席有约11000个，举行体操，短道滑冰等项目比赛，闭幕式也在那里举行。
（1）主体育场。LED大屏（照片：南大屏4，北大屏夜景1）
点间距：28mm
象素组成：2R2G1B
总象素点数：1081344
物理分辨率：28mm
视觉分辨率：14mm
亮度：6500cd/m²
使用象素倍增技术
箱体大小：32X24
屏体行列数：384X704=270336
屏幕尺寸：10.752m X 19.712m = 211.94m²

北侧多色屏技术参数：
象素间距：20mm
箱体组成：64 X 48
屏幕行列数：528 X 1024 = 540672
屏幕尺寸：10.560m X 20.48m = 216.27 m

（2）主体育馆的室内大屏共有三套，其中全彩色视频屏一套，单红色文本屏两块，全彩色视频屏基本参数如下 （照片：
象素：三合一SMDLED
点间距：12mm
亮度：1800cd/m² 校正到6500K 为1500 cd/m²
箱体构成：36X36（432X432mm）
箱体尺寸：448X 448 mm
颜色处理位数：12bit/色 （687 亿/色）
灰度处理位级：8bit /色
刷新频率：400hz
大屏行列数：972 X 540 = 524880
大屏箱体数：27 X 15 = 405
大屏面积：12.096m X 6.72 m = 81.28m²

（3）南京奥体中心体育场和体育馆全彩视频屏的评述

在第十届全运会期间，上述大屏工作正常，厂家也有技术人员自始至終在现场保驾，偶尔有过故障，也能迅速排除解决。笔者也多次去观看比赛和关注各个大屏的工作和效果，作为一个有兴趣较深入地了解大屏的观众来看这些大屏，从而有一些想法，提出来供有关方面参考，特别是2008北京奥运会的场馆建设中的参考主场大屏效果相当好，从体育场观众席上观看，除了同一侧很少的座位因偏角太大无法看好之外，各个看台（该体育场看台有四层）都能很好的看到，亮度，灰度，层次感，图像稳定性等都很好。比较其他大型体育场（如九运会广州奥体中心或八运会上海八万人体育场，以及申奥时的北京工人体育场等）要好得多。

但是认真地研究一下，就可以看出，这块大屏的选型值得推敲，关键是性能价格比的比较。

大屏实际上的物理点间距是 28mm，通过象素倍增术可以获得14mm 的视觉分辨率，但是大屏已经有1024 X 528 倍增以后可以达到 2048 X 1056， 如果真有如此高的视觉分辨率当然效果十分理想，可惜，目前的视频源并没有这么高的分辨率，即使是高清电视1080p 也只有1920 X 1080，相反，如果真的使用象素倍增的话，将出现不满屏的现象，所以在实际的使用中，并没有使用象素倍增，因而图像的分辨率还是 28mm

我们设想如果不用动态象素技术，可以采用什么样的象素结构和屏幕控制。下表列出的是一个点间距22mm的方案。简单的比较就可以看到两者的差别。

方案一 方案二
象素组成 1R1G1B 2R2G1B
点间距 22.4 28
物理分辨率 1991/m² 1275/m²
视觉分辨率 1991/m² 5098/m²
单位面积LED数 5973/m² 6377/m²
控制方式 RGB R-R-G-G-B
驱动单元/象素 3 5
亮度 6500cd/m² 6500cd/m²
校正亮度（6500K） 5000cd/m² 5000cd/m²

其余的光电学指标是完全相同的。显然方案二 单位面积的LED管子数比方案一多6%，驱动单元多60%，成本高的多也就理所当然了。

可以设想，如果做成两块448X288 ( 每个面积101.12 m²，总面积202.24 m²，比现在的还小一点 ) 使用动态象素技术达到896X576的视觉分辨率。观看距离减为一半，没有死角。其效果应该比现在的要好，还可以省去一个双基色屏的造价。事实上在国外的许多大型体育场，包括雅典奥运会和欧洲锦标赛的大赛场上就有这样的例子。

（4）体育馆全彩大屏情况要好些，在比赛过程中一直很好，美中不足的是，仍然看得出箱体间的拼缝，以至于在画面上好像有黑色的网格罩在上面一样。这可能与箱体结构有关，也有可能是别的结构性原因。
南京奥体中心体育馆是为数不多的有人造冰场的南方体育馆，是运会的短道滑冰就在这里举行。因此显示屏工作环境的温度和湿度的也复杂的多，但是显示屏的工作没有发生问题。
体育馆除了进行体育比赛之外还要举行各种集会或文体活动，十运会的闭幕式就在这里进行。文艺演出对于全彩大屏也有要求，要求它能适合演出的编导的意图，最常见的就是亮度要能大范围的调整，例如文艺演出的时候，常常是只有舞台上有灯光，这跟体育比赛完全不同，许多体育馆的大屏不能满足这个要求，会造成刺眼的侧光，干扰演出的效果，导致导演会把大屏关掉。南京奥体中心体育馆的大屏的亮度调节范围看起来也还不能满足要求。值得今后设计的时候考虑。

（三） 南京奥体中心游泳馆LED显示屏 （照片：游泳馆）

南京奥体中心游泳馆大屏有全彩色视频屏和双基色图文屏各一块，大屏采用密封胶灌封方法。此屏可谓国内同类产品的代表，即代表了国内厂商的一般水平。
视频屏 面积24平米，
点间距12mm，
像素组成：1R1G1B，
1/4 扫描，
亮度1600cd/m²
防护处理：灌胶密封和涂三防漆。

游泳馆由于环境恶劣，是显示屏制造中的难点。游泳馆另一个特点是观众都是在大屏的偏角位置来观看的，因为正前方是泳池，而且距离屏幕很近，所以对视角要求很大，南京奥体中心游泳馆只有一侧有观众席，仅有约2千个座席。

该显示屏一致性较差，在整个看台的各个位置都能明显的看出有许多亮度差别很大的散点，这是因为LED 灯管在偏角的方向上的亮度差别比起在法线方向上要大得多，在正前方观看常常会观察到的模块间的亮度差相对要好一些，如果采用SMDLED 这个问题会好得很多，但是SMDLED 屏的三防工艺要难得多。虽然国内厂商在产品介绍中常常提到的用海用雷达或其他舰载电子设备的三防工艺进行三防处理，实际上真正严格采用这种方法的几乎没有，户外屏多是在显示阵面上用灌胶密封工艺，内部的电路并未作任何处理，处理好的情况下，屏幕的前面可以达到IP56~66，屏幕对于潮湿和有害气体的防护未能解决，游泳馆不会有如风雨直接冲刷屏幕的情况，而是处于高温高湿的环境中，因此阵面的密封并不能解决问题，整体的密封如BARCO和 PANASONIC 的方法才是最彻底的办法，但是成本过高。实际上最佳的方法是采用SMDLED 真正严格地采用海用电子设备如舰载雷达的三防处理，则其电气性能和可*性指标都会非常令人满意。而成本大大低于全密封结构的显示屏。现在国外知名公司已经有SMD 的户外大屏产品。

该大屏灰度等级明显不足，因而层次感差，亮度有余而柔和不足，特别是在暗画面的时候噪声很大，层次感很差。这也是国内大多数屏幕的通病，关键在于数字处理的位数不够，量化噪声和舍尾噪声大，线性灰度等级不够。目前国外知名厂商的视频处理位数在12~16位，甚至还有19位的。这样使得量化噪声很低，同时在亮度改变的时候其线性灰度等级保持不变，也就是说在低亮度的情况下还能保持灰度等级，当然要达到这样的处理能力，处理器的要求要高得多，成本也高得多。

游泳的双基色屏专门用于显示文本信息，与OMEGA 计时系统接口是成功的，在比赛的过程中没有发生问题，这也说明接口问题是可以解决的。问题是当计时记分系统是外国厂商负责的时候，如何协调。

跳水比赛更需要全彩色视频屏，因为跳水的过程太快，必须通过慢动作回放来观看细节。但跳水场地的限制会使得大屏的安放位置成为大的难题。我们曾经使用过的可移动式的大屏也许是一个不错的办法。

（四） 南京奥体中心其它LED显示屏 （照片：网球场2，自行车1，跆拳道1，马术1，赛艇1）

南京奥体中心还有多个双基色户外大屏，在训练场和网球场都是双基色大屏，这些大屏也能显示视频，不过因为缺少蓝色基色，效果差些，全运会比赛期间训练场主要显示运动员检录信息，网球场显示比赛数据。全运会期间，中心东门的奥林匹克广场上还租用了两套户外双基色大屏，面积约30平米。这些屏幕工作都没有问题。

比赛场地上有许多小型的显示屏，主要是给运动员和裁判员提供相关信息的。看台上的观众不完全看得清显示的内容。例如体操比赛的各个器械场地旁，有三面显示的文字屏，田径场上有可移动的双面屏等，这些显示屏有双色和单色的，工作都正常。拆收也很方便，看起来体育比赛中这类显示屏为数还不少。由于比赛的项目很多，需要显示的信息差异也很大，所以，这类显示屏的软件和接口会是主要的难点。
（照片：广告全彩）

环绕体育场还有条形的全彩屏，利用它做赛场广告媒体，显示的广告是全彩色的厂商LOGO 和标语，在国内体育赛场上可能是第一次使用如此大量的LED 广告牌。从效果上看，应是不错的，这种条形屏由于长度近百米，因此视角差所造成的色差是不可避免的，只要保证一个广告的距离上没有明显的色差就可以了，从全运会的条形广告屏的工作来看，可*性尚有问题，笔者就多次观察到有故障点存在，还有较大区域不亮的现象。不过总体来看还是令人鼓舞的，奥运会不允许广告出现，当然也不会用这类屏，但对于其他的体育比赛应该是有相当大的商机的。

十运会赛场上的环绕广告屏看来是利用了户外全彩屏的设计和部件。但是，实际上环绕体育场的LED 广告屏需要特殊的设计，有两个主要的问题，第一，是要能耐受可能发生的冲击，例如足球踢到屏上的情况是时常会发生的，第二是防止伤害事故，这类屏幕安放在运动场地周围，运动员甚至观众都可能直接碰到，比赛中运动员冲到广告牌上的事情非常普遍，不能发生伤人的情况，为此，面罩要使用软材料，箱体边缘不能有尖锐的突出物，更不能发生触电事故，等等。此外还要便于布设和拆收。

（五） 十运会闭幕式演出采用的LED显示屏（照片：6幅）

值得一提的是十运会闭幕式演出采用了在舞台地面下的全彩色LED 显示屏，闭幕式租用了三套全彩色显示屏，立式安装的两套，表演场地（舞台）下的一套面积达到近400平米，由160 个单元构成，每个单元128行x48列，面积2.45m² 。点间距20mm ，像素组成为2R1G1B，利用LED 的表现能力，使得闭幕式表演的“江河湖海”的创意得到了非常好的体现，通常舞台是用灯光从上方和侧面打的，会在地面投射出影子，现在用LED大屏在地面上直接显示各种背景，没有遮挡，可以产生灯光无法实现的效果。特别是体育场馆观众是在看台上，从上向下看，所以效果极佳。对于LED显示屏来说，因为演员要在屏幕上方表演，震动冲击等比起竖立的大屏要厉害得多。对于屏幕的结构抗震性能要求很高，可喜的是在整个闭幕式表演过程中没有发生故障。

不足之处是显示模块的色差相当严重，据了解使用了两个厂家的显示单元，而这两家单元所用的LED管的视角不同。原创意中竖立安装的两块大屏的图像与地面的大屏的图像还有衔接，这当然是用软件来实现的，不过没有能实现，否则会更加精彩。

与环绕运动场的广告屏类似，作为舞台地面的全彩屏其实也需要特殊的设计，直接把户外大屏用在这种情况下，难免有一些问题。最主要的是视角和混色效果问题。例如多数户外大屏采用椭圆管，其水平和垂直的视角不相同，而在体育馆内各个方向上都有观众，会造成某些方向的观看效果不佳。遮阳板同样会影响混色效果。这方面的经验和资料还太少。十运闭幕式是一个非常成功的尝试。

（六）观感

1， 笔者不过是一个观众，观看了这些屏幕后谈一些观感，根本谈不上是评价。总的感受是十运成功，场馆一流，显示屏胜利完成任务。视频屏，双色屏，图文屏，赛事专用屏，广告屏品种齐全，再加上闭幕式舞美屏，可谓丰富多彩。是历次全运会所没有的，应该也是北京2008奥运的预演。不足的地方前面也讨论过，我们纯粹是从技术的角度来谈论问题。关键是在规划和设计选型的时候要做缜密全面地论证工作，显示屏特别是视频大屏作为固定设施，影响大投资大，一般情况下不会做第二个，常常会出现做好以后才发现有些问题，或不是最佳的情形，电影导演常说电影是“遗憾的艺术”，大屏也有类似的情形。所以工作尽量深入一点，规划更缜密一点，方案选择更细致一点，应当是有好处的。

2， 通过南京奥体中的这些屏幕，可以看到国内厂商的显示屏的状况和有关信息，也可与国际知名品牌相比较，给我们一些思考。

我国LED 产业起步于上世纪80年代末九十年代初，到现在已经有近二十年的历史，与国外相比，可以说起步时比较早的，业界的眼光也是相当长远的，在LED 蓝色尚未商品化之前已经在研制全彩屏了，适应于我国经济的高速发展，LED 在各个领域的应用也很早。九十年代中期，曾经有过一个低谷，但很快恢复而且理性化，因此发展更为健康迅速。经过十几年的发展，我国LED产业已经形成相当大的规模，出现了不少著名的厂商，产品质量和技术水平也大幅度提高，工艺和可*性也有长足进步。现在国产显示屏在许多方面可以与国外产品媲美。也有相当数量的出口，（不过很少是以自己的品牌出口的）但是随着国外知名厂家开始进入LED领域，我们在高端产品也就是高性能优质画面，高可*性等方面的产品与国外最先进的水平的差距实际上在加大，这与电子行业的其他产品有相似的情况，从技术上来说，还是受制于基础工业和基础研究特别是大规模集成电路技术微电子技术和数字信号处理技术等的制约，从产业发展来说，主要是投入不足，从市场竞争来说则是因为无序竞争导致的浮躁心态的影响。目前的情况是，在一般的显示屏如户外商业广告屏，信号灯，图文汇率屏等于国外产品差别不大，在显示中文汉字方面还有优势，用作户外视频广告的LED显示屏，水平参差不齐，但总的来说可以稳定工作，画面质量虽比国外好的产品相比有一定的差距，但也有的比国外知名厂商的产品相差无几。而在加工工艺方面还有相当明显的差距，目前国内产品的价格一般仅为国外产品的50%左右，甚至还要低，假如能在结构工艺方面下一些功夫，完全可能达到国外知名厂家的同类产品的水平

3， 概括地在以下三个方面我们还存在差距
1）光电学指标的进一步提高
全数字处理，视频处理的位数更长，力求处理损失更小，如达到19位，这里主要是滤波处理，实现如缩放，运动检测和补偿，降噪等
灰度等级更高，如位数为14位，（4.3 T 色）说明ADC 的位数至少在14位。
刷新频率更高，普遍达1000hz
逐点修正
色域校正
智能化模块
一致性修正能力，相应的测试手段和控制能力
在线和现场修正和调整的能力，特别是对指标衰减和性能退化的现场校正能力
2）创新能力
系统性设计
专业设计和专业生产，针对性的设计和产品
硬件与软件的结合设计，如曲面和任意形状外形，特殊造型“显示屏”
品牌，专利的，知识产权
3）大规模生产方式的体现
形成产品线，是产品成熟的标志
专用的大规模集成电路芯片，将设计思想和算法固化在芯片中
实现可以上超市货架上的水平，代理商或用户可以自行安装调试
4）高可*性，
现场工作量减少到最低，可以在投入运行前的最短时间进行架设调试
MTBF，MTTR，修复时间减少到最短

4， 对北京奥运会显示屏建设的建议

为奥运出力是我们的责任和光荣。为什么关心南京奥体显示屏，就是因为它是北京2008前的一次大检阅。笔者通过观察比较，收集了很多资料，进行计算比较也确实有些想法，有的也和北京奥组委谈过。总的来说，有以下几点

1）对于场馆的大屏幕总体配置要有缜密的论证，某个场馆需要什么样的大屏，永久性的还是临时性的，固定的还是移动式的，根据总体规划决定。既保证比赛使得需要，又要兼顾赛事结束以后的用途。

2）对于场馆大屏的具体指标要有恰当的选择，最重要的功能要求，观看距离，环境和防护要求等
关于显示内容，要满足国际正式比赛的规定的要求，还要考虑国际惯例和观看习惯。最适合使用的就是最好的。例如选用多大的面积，并不一定要世界最大，面积最大固然有冲击力，但未必有好的效果。总之，要做最好的屏，但不一定是最大的屏。

在选定了屏幕的类型，面积，结构等基本框架后要对具体的产品指标进行论证，这些会涉及到比较专业的技术问题，通常厂商的产品系列很多，有一定的适用范围，要进行比较和选择，以获得最佳的性能价格比。

3）北京奥运会的显示屏和计时计分系统分别是松下公司和OMEGA 赞助，使得具体操作有许多特殊性，特别是对于国外的产品的技术指标的把握，检验和验收等需要下更多的功夫。

来源：投影时代