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LED屏在影院实现商用的几大问题和挑战

2017/12/18 11:20:30      来源:艾维电影
[提要]DLP成功取代胶片,那么DLP之后会是什么样的放映模式呢?科技的发展永无止境。今年7月,三星的一块LED屏在影院实现商用后,LED屏便一直成为舆论的热点。似乎,未来这种LED显示屏的方式是唯一能够与现有放映系统相提并论的解决方案。

1994年,一群TI的技术专家在SID(信息显示协会)首次用DLP放映机播放了电影,这是高清数字放映机的原型。5年之后,《星球大战1》用数字扫描并分发到影院,在DLP数字影院系统上放映。根据统计机构数据,全球大约85%的影院采用的是DLP系统。昂贵的光学元件、精心设计的银幕、高亮度的氙灯或激光光源,还有专业冷却系统,这些都是DLP系统的特征,目前来讲没有更好的投影方案。


DLP成功取代胶片,那么DLP之后会是什么样的放映模式呢?科技的发展永无止境。今年7月,三星的一块LED屏在影院实现商用后,LED屏便一直成为舆论的热点。似乎,未来这种LED显示屏的方式是唯一能够与现有放映系统相提并论的解决方案。






记者在查阅国内外资料时发现,国外放映行业对LED显示屏寄予厚望,他们认为未来十年,包括独立影院在内,RGB LED市场需求量达到1.2万亿。而到目前为止,韩国已部署两块LED屏幕,美国1块,根据记者从CineAsia2017展会上了解的信息,中国影院也将在不久之后迎来第一块LED显示屏。LED显示屏系统的两大主要参与者GDC与哈曼也在大力推进这项技术。


我们今天就根据收集的资料,来探讨一下LED屏要在影院商用所存在的一些技术问题。


△ 关于屏幕尺寸


就在本次CineAsia展上,记者证实了LED显示屏系统是采用点阵模块发光形式,每一个点阵里都采用RGB三基色,那么理论上其尺寸就能多样性。根据记者掌握的信息,LED屏的尺寸是基于像素间距和分辨率原则计算的,并且需要DCI认证。不可随意倍数递增。



△ 影厅大小与LED像素间距


根据记者翻译的外文资料,60英尺宽的银幕,其2K分辨率和4K分辨率的像素间距是9.5mm与4.9mm。多厅影院一般所需银幕宽度为40英尺,这种情况下像素间距在2K分辨率时约为6mm,在4K分辨率时约为3mm。由于投影图像的R、G、B通道和自发光型LED的RGB通道有所区别,投影方案的开口率较高,因此同等像素间距下,LED系统可以达到4K级别。也就是说,40英尺宽的影厅像素间距将介于2-3mm,25英尺宽的屏幕,建议像素间距为1.9mm。在这样的间距下,观众才感觉不到像素晶格。而如今LED行业的像素距离在1.2mm,像素间距不再是问题。




△ 色域与对比度


电影画面颜色必须真实还原镜头捕获的颜色。DCI为数字电影建立了色彩显示标准,这个标准为DCI-P3。我们知道LED在制造中,一般会在亮度和性能中取舍。在LED显示屏中设置R、G、B三原色正确的波长和饱和度是一大挑战。


例如,从现有规范中将绿光波长移动4nm,就可以接近理想的525nm。下一步必须确保光谱宽度必须在颜色控制系统中管理。同时,这个最新的放映解决方案除了需要符合DCI-P3标准外,也需要符合Rec.2020标准。


据悉,影院用的LED屏已经朝着Rec.2020标准迈进。当下,LED显示系统在控制器中,每种颜色以16-18比特单位进行处理、8比特单位输出。在三维查找表中对比真实颜色符合实际可用的颜色范围是很重要的。此外,用临界视觉亮度去分配比特值以此来确保人眼能敏锐地感觉到最暗区域的画面是均匀一致的。


据记者在CineAsia2017上了解的情况来看,目前,LED系统的色域和对比度均不成问题。当下,常规放映机对比度是2500:1,激光可以做到6000:1,索尼可做到8000:1,杜比影院可达一百万比一,HDR约为1万:1,而LED显示屏的对比度将优于投影反射式的对比度。


△ 高亮度问题


2D标准银幕亮度下的10倍,这是一个诱人的优势,让人对画面显示、对3D亮度问题产生无限遐想。但亮度并非越高越好。在全黑的环境下,人眼能否承受这么强的光刺激?这是我们所担心的。据知情人士表示,当前LED显示屏的亮度是可调节的。记者猜测,任意调节亮度是比较困难的,但分几档调节是有可能的。


再有就是帧率的问题。对于这个问题,我们之前的文章也做过分析。在现有放映系统下,人眼能感受到闪烁的临界频率是46Hz左右。也就是说,频率高于46Hz,人眼就感受不到闪烁。闪烁频率会随着亮度的提高而增加。如果亮度达到146fl,那么这个临界值必定会提高。但随着高帧率影片的制作与发展,这个问题也不是LED显示屏普及的主要障碍。



三星LED屏幕特写,每一个点阵都包含R、G、B三个发光点



△ 设备维修



最近的研究都表明,LED显示的画面效果不亚于4K。35-60英尺宽银幕(1:1.85)的影院,部署2.5mm像素间距的LED是非常可取的。如果正确选用与安装LED模块,LED解决方案通常可以有较长的寿命。


而LED系统较常出现的故障在于LED点阵坏点,常常以PPM表示。因此,LED显示方案在设计时都会将各显示单元设计成易于更换的形式。据了解,LED系统的某个点阵出现坏点是看不出来的,不影响其使用。如果要更换,则必须要以模块为单位进行更换。初步了解一个LED模块尺寸约为50-80cm。



那么LED显示屏要在影院续写传奇,最大的难题在哪里?


LED显示屏在影院商用,从技术上来说是成熟的。但其发展的瓶颈一方面在于价格。其成本在于大量像素块,即LED模块。像素数量与分辨率和观影距离有关系。据目前了解的信息来看,一套10.24米LED显示屏系统的价格相当于一台高端原装RGB激光光源放映机的价格。


此外便是声音的限制。由于LED屏没有透声孔,目前这套系统是用虚拟声像定位的形式,与我们传统的银幕后三路或五路音箱定位的方式有所区别,在声像定位上,显然次于当下的物理定位模式。虚拟声像定位的准确度与位置有很大关系,除了“皇帝位”区域,在影厅其他区域能否准确定位是一大考验。此外,定位声像的移动是否自然和平滑也是重要的方面。而随着屏幕尺寸的增大,定位的难度也将加大。所以,如何使LED系统的还音效果能与现有的还音效果媲美,是一大挑战。


当然,记者也相信,在LED显示屏通往影院的路上,会涌现更多的设计师、软硬件开发技术人员等,来解决这些问题,而所有早期积累的有关DLP的经验都有助于LED显示系统进一步完善。如今制造技术发展很快,LED系统也将得到进一步的整合,成本也会下降。据国外媒体分析,预计三到五年内,LED成本将会下降。但至少,在五年内,LED与现有的放映模式可以长期共存,不存在谁取代谁的问题。

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