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STV将成为户外大型LED显示看板技术主流

导读: 最近几年娱乐界出现许多大型视讯器(Vision),分别在演唱会与竞技场会被当作照明与显示器使用,这种大型视讯器在展示会场,透过电脑图像(Computer Graphic)除了展示企业形象、还能够详细介绍商品,同时成为布置会场的艺术品。

最近几年娱乐界出现许多大型视讯器(Vision),分别在演唱会与竞技场会被当作照明与显示器使用,这种大型视讯器在展示会场,透过电脑图像(Computer Graphic)除了展示企业形象、还能够详细介绍商品,同时成为布置会场的艺术品。

如上所述电子显示看板业(电子显示看板)历经40年以上的摸索,终于实现结合美术及演出的宿愿。

电子显示看板涉及许多领域的技术,在广告与娱乐界几乎每天与各种电子产品为伍,从霓虹灯、灯泡构成的点灭看板,一直到电机元件构成的可动玩偶、人物造型,都包含在电子显示看板范畴内,最近几年电子显示看板甚至与照明产生重叠现象。

要求具可挠曲与高娱乐性功能

制作电子显示看板必须使用灯泡的开/关控制与调光控制,电子显示看板的结构与柏青哥非常类似,例如集合256个灯泡作点灭控制,就可以显示各种图案与简单的字元(character),如果将柏青哥的结构扩大摆在光电显示板上,再以RGB灯泡取代单色灯泡,就能够作为彩色影像显示。

虽然控制上同样是灯泡点灭,与调光控制的放大版,不过基于演出与美术布局需求,灯泡大多呈格子状排列,迷你灯泡则呈屏幕状、网幕排列,接着再利用光纤表现烟火画面,这类电子显示看板应用上要求轻量、可挠曲、设置容易与高娱乐性画面。

电子显示看板使用的灯泡数量不断减少,被各种型式的LED取代,形成所谓的“LED跑马灯板”,此时如果增加控制点数就成为大型“LED显示器”。


图说:透过电脑图像除了展示企业形象、还能够详细介绍商品,同时成为布置会场的艺术品

具轻量与控制单元完全分离特性

99年日本业者开发LED构成并可显示电脑图形、图像的影像透视器(STV: See Through Vision)。STV单体模组是在电线上,以一定等间距排列RGB LED群组(cluster)形成电子看板条(Electric Ornament Bar),再利用照明控制器输出的DMX 512讯号,直接控制电子看板条单体,由于电子看板条是以间距排列,因此能够形成影像画面,显示PC的影像资料。

设计上基于施工的方便性,电子看板条呈网状固定在基板上,如果基板可以达到柔软的程度,除了能够形成类似移动式缆线(Cab tire)的可挠曲特性之外,还可以从正面视透(穿透率60%)网幕,看到背后第二屏幕的影像,此时再整合照明效果、展现背面物体,或是从背面投射照明,就可以获得传统LED显示器无法达到的舞台效果。

STV系统整体非常轻量,显示单元、电源、控制单元完全分离,以往施工困难的场地也可以轻易架设。STV最初是以间距100mm设置LED电子看板条,若遇到会场不宽阔时该间距将非常明显,此外纵5.4m×横7.2m(360吋)的大小,只能显示PC 72×54的画素(pixel),不能完整重现影像原貌,解决对策为提高画面尺寸与解析度。以往大多使用纵16.2m×横57.6m的显示器,目前则改用间距100mm的模组,在网格上每隔50mm设置LED电子看板条,形成模拟70mm间距的双屏幕结构,研究人员依此开发所谓“影像网幕(Image Mesh)”,提高画面的解析度。影像网幕系统分成:显示单元、电源单元、讯号转换单元、输出单元(影像讯号输入单元),以及讯号输送单元群组。


图说:历经40年以上的摸索,电子显示看板终于实现结合美术与演出的宿愿。

系统外形尺寸为纵5.4m(216画素)×横7.2m(288画素),由于开发时非常重视透性(ST: See Through),因此研究人员在基板开凿网状孔穴,利用自动组装设备在宽5mm的基板上进行元件封装,此时结构上要求框架结构与纤细的连接器具备同等强度,因此设计阶段进行基板设计、元件封装、框架结构检讨等改善作业。

系统采用主流的DVI视讯介面

显示单元的全彩3合1表面封装型发光二极体,呈纵12个×横12个设置,形成300mm正方模组,讯号采用DMX512协调转换器与照明控制器进行控制。

视透系统主要特征是轻巧、薄形,虽然背面设有基板不像STV可以弯曲,但透过适当的元件设置,它可以作半径500mm的弯曲。9片模组固定在框架上形成900mm正方单元,组合后就可以构成纵5.4m×横7.2m规格显示器。

电源单元可以驱动上述900mm正方单元的6个画面;讯号转换单元主要功能为输入影像讯号,将编码的光讯号传送到DMX512协调转换器解码;显示模组利用DMX512驱动将讯号转换单元,为减少导线数量,一直到模组附近皆采用光纤传输方式。

影像讯号输入单元是数位视讯介面(DVI: Digital Video Interface讯号添加混频(Fader)资料,经过解码变成光讯号,再利用转换器(Converter)将DMX512协调转换器的输出传送到288个次模组。虽然影像讯号输入规格是单一DVI(VGA/60Hz),假使能经由各种扫描转换器,它可以当作NTSC、PAL、HD传送产品使用。

360吋的STV影像网幕不含缆线、电源时总重量150Kg,显示单元的大小随着各模组单元可以任意增减,电源单元与讯号转换单元可以设置在上方或是下方。STV可以弯曲,若提供DC24V与DMX512协调转换器给模组单体时,它除了可以当作电子显示看板使用之外,同时还可轻易与其它LED电子显示看板或照明产品,作各式各样的组合应用。


图说:电子显示看板的结构与柏青哥非常类似,例如集合256个灯泡作点灭控制,就可以显示各种图案与简单字元

博览会展现惊喜效果

STV实际应用是2005年举办的爱知博览会,开幕当天使用的纵5.4m×横27m超大显示器,从正面无法看到大型影像设备,若从侧面窥视显示器,可以发现STV整体的厚度非常薄。

显示单元利用束带捆绑,充分展现STV系统轻巧的特征。束带设有专用L型挂勾,挂勾上设有2条显示单元固定用缆线、电源线与讯号线,显示单元的捆绑束带悬挂在缆线上方的管状支架上,作业时分割成30片模组横向设置,依此进行高度与横向调整作业,最上方被固定后再接上电源与讯号用连接器。

有关STV显示内容,它是利用切换技术分别显示标志等静态画面、VTR,以及现场摄影机拍摄的NTSC动态影像,虽然影像系统本身的解析度不高,但以电子显示看板的角度而言,STV使用23328个RGB LED,确实令人感到惊讶。

层概念设计提供特殊感受

有关控制设备与方法,由于STV涉及影像技术,意味着电子看板设备已进化变成影像显示设备。爱知博览会的STV设置场地属于半户外格局,中午使用时的亮度一度遭受质疑,实际上STV100%的辉度可以满足一般视觉上需求,主要根据是开幕当天配合电视实况转播,STV的辉度只有80%,夜间甚至降至50%。为展现STV明亮影像、让观众可以视穿屏幕的特性,工作人员可进行实况表演,刻意让小孩子紧贴显示器背面屏幕上,影像整体或是必要部位变黑的瞬间再以照射强光,如此一来屏幕背面会出现小孩子的影像,充分展现影像+α的效果。

此外透过层(layer)状屏幕的设计,可以使STV特征获得淋漓尽致的发挥,具体方法是在呈ㄈ型设置的STV(模拟间距70mm)前面摆设影像网幕,形成所谓的“影像层屏幕(Image Layer Screen)”,接着工作人员交互在2个屏幕产生影像,形成立体影像观视感,由于后面的屏幕也是STV,若在它的背面设置雷射设备,还可以进行影像层屏幕+雷射表演。


图说:虽然控制上同样是灯泡点灭,及调光控制的放大版,不过基于演出与美术布局需求,灯泡大多呈格子状排列,迷你灯泡则呈屏幕状、网幕排列,接着再利用光纤表现烟火画面

影像层屏幕的视穿率为64%,视穿应用时不可能完全没有感受屏幕的存在,不过透过影像内容、照明搭配,可以形成前所未有的影像效果。

利用STV某种程度弯曲的特性,可以发挥创意性的影像显示效果;设置在美术馆时,屏幕上任何角落是黑色时,观视者可以感受特殊的存在感,此时若在RGB三合一LED发光以外的部位黏贴彩色剪贴膜片,可以获得异外的艺术视觉效果。

娱乐、实体广告界常用的电子显示看板,广泛应用照明、影像与电子看板元件技术,在此前提下传统电子显示看板已转变成兼具艺术性的媒体,同时还获得全新的应用潜力。

发展潜力相当大

未来必须开发硬体要求的内容制作、输出系统的选择、整合设计、运作,以及柔软可挠曲性相关技术;相关元件必须开发讯号处理器、小型化DC电源,提高三合一LED的亮度,降低LED色度分布不均等技术。

如上述传统电子显示看板已蜕变成兼具照明、影像显示、会场装饰艺术品的大型显示器,未来STV可望出现在各种大型表演会场与户外大型电子广告墙。

 

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