北京世园会开幕式大屏幕系统设计及实施

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　　[摘要]为2019年中国北京世界园艺博览会（以下简称“北京世园会”）开幕式文艺演出营造多层次、沉浸式的視觉效果，采用TJfD网幕、地面LED屏、圆柱LED屏、立面LED屏等视频显示方式实现。
　　[关键词]北京世园会开幕式;LED屏;异形屏;拼接
　　文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.06.004
　　以“绿色生活、美丽家园”为主题的2019年中国北京世界园艺博览会（以下简称“北京世园会”）开幕式文艺演出在世园会园区内的妫汭剧场上演。整场演出以山为幕、以水为台，通过多重科技手段，将东西方多种艺术形式的表演融入在自然景观之中，呈现出园林光影艺术表演盛宴。
　　唯美的视觉呈现是文艺演出的重要组成部分。在主舞台和备用场地中，采用了湖面LED网幕、地面LED屏、圆柱LED屏、立面LED屏等视频显示方式，配合文艺表演，营造环境景观，渲染艺术氛围，体现了艺术与技术的融合。
　　1演出场地及环境
　　北京世园会演艺中心妫汭剧场临湖而建，依林湖草木，如图1所示。宛若蝴蝶的妫汭剧场，其两翼下分别设有一大两小三个剧场。位于西侧的大剧场即是开幕式文艺演出的场地。
　　大剧场为不规则的异形建筑，主体采用了大跨度悬挑钢桁架支撑结构，最大的悬臂达到了120m×155m;屋面采用了多色彩ETFE的超薄膜结构，形成各种三维空间曲面造型。
　　2演出需求及目标
　　为了展现“人与自然的关系”的创作脉络，依托妫汭剧场户外场地的实景空间，采用全视野影像精准叠加和全方位空中数字集控技术手段，呈现由远及近、由高到低的叠加视觉效果，营造全维度的视觉观感，力求呈现全景观最大体量的裸眼3D观演效果，让在场观众体验沉浸式的感受。
　　根据导演组要求，采用各种LED屏、幕，配合艺术表演呈现视觉的氛围，以及细腻、饱满的画质。因此，视觉呈现的总体设计是，以网幕为背景，以地屏为主体视觉，以圆柱屏和升降台立面屏增加舞台灵动性，再加特别设计的月亮网幕相互呼应，达到多层次、沉浸式的视觉效果，如图2、图3所示。
　　3系统方案及N-点分析
　　3.1设计思路
　　3.1.1妫汭湖畔的主表演区
　　妫汭剧场的舞台作为主表演区，采用LED地屏、LED圆柱屏、LED升降台立面屏和两侧的LED透明屏（俗称冰屏）呈现舞台视觉效果。
　　舞台上的地面LED屏，由6个大小形状不一样的升降台拼接而成，特别是中心直径8m的圆形升降台，不但要能实现上下升降，如图4所示，还需要做翻转动作，直立于观众眼前，如图5所示，让舞者在屏上自由舞动，为此定制了上百平米异形屏进行拼接。
　　隐藏在舞台下方的9个升降台四周安装有LED立面屏，采用了轻、薄的防水LED户外屏。这种类型的屏为斜边设计，屏身厚度仅6cm，重量每平米20kg;并且安装方便，支持90°直角拼接，随着升降台的升起，画面浑然一体。
　　位于舞台两侧的两块LED透明屏，与以往的透明屏不同，它没有玻璃面罩，不会产生折射光，是这次演出的亮点之一。其锐利通透，可视角大，防水性能出色。透过高清画面，后方园林的秀丽景色、斑斓的灯光效果都能一览无余。
　　3.1.2湖中的辅助表演区域
　　湖面上空采用威压吊装系统吊挂了近2000m2的LED网幕矩阵，作为主背景屏，可与数控飞灯编排组合，穿插调度。伴随LED网幕上下移动，其影像在水面形成倒影，动态影像融入实景，虚实结合。当航拍或空中拍摄时，丰满了画面。
　　另外，为表现明月升起的效果，特制的直径8m圆形LED网幕，伴随着《小河淌水》的歌声，从水中缓缓升起一轮明月。这个会动的月亮采用了37.5mm小点距的网幕屏，属于网幕屏中的高清屏，从湖面的隐形浮台向上向西移动。凭栏远眺，皓月当空，再配合主题背景的画面实现了“月出惊山鸟，时鸣春涧中”的唯美画卷，将《月影的深情》表现得淋漓尽至，如图6所示。
　　3.2背景网幕——柔性网幕
　　湖面上搭建的近2000m2主背景网幕，由5道90组屏拼接而成，每一组屏能够适时运动升降、变换不同造型，并具有优良的通透性;同时，要在户外湖面上完成搭建，工作难度系数极大，要考虑户外环境及施工带来的问题。
　　经过与导演组的多次沟通及生产厂家现场的反复测试，定制了点距为56.25mm柔性LED网幕屏，不同于的其他网幕屏，它具有重量轻、可塑性强、高亮、防水、抗风性强、防火性能好等特点，每平米仅2.38kg，并且可改变尺寸任意组合，在有效距离内成像清晰;同时，其良好的透视效果，使得网幕上的影像与后面的实景产生叠映效果，如图7所示，形成一种虚实结合、似真似幻的感觉。
　　LED网幕的搭建，采用2个威亚塔，跨度达280m，90组屏既要实现单独升降，又需要拼接成一个整体，信号的连接与分布需要提前设计好，出于安全考虑，中间不能有过多的连接点。在LED网幕的安装过程中，需要克服诸多问题和困难。由于湖区风大，底下又是水面，为了防止网幕随风摆动，做了几百根钢管和套件，在威亚的配合下，将钢丝穿进套环里上下左右实现定位，让运动轨迹能得到控制。所有的电源线、光纤和信号线都定制了所需长度，两端接口定制了防水盒来实现保护。由于网幕安装在湖面上方，需要“海陆空。集结作业，技术人员需要在威亚的帮助下，在距湖面39m的高空上完成串线;在钢丝绳上作业时，需要克服表面湿滑、遇风晃动等困难，水上更是需要借助浮桥和船只作为操作平台。
　　3.3地面LED屏
　　主舞台的地面LED屏呈椭圆形，面积超过700m2，分成六种形状，包括1个内圆，半径为4m;1个外圆，半径为4.02m;1个外弧，最大半径19.905m;3个内弧，最大半径为19.925m。因此，要实现多处异型屏之间的无缝拼接。 　　舞台地面LED屏不仅要满足舞美造型设计，材质必须要结实、耐用满足舞台演出的要求。在演出前，导演组对舞台地面LED屏提出了高标准：
　　（1）屏体材质要有抗压能力，以便道具移动和摆放不会破损;
　　（2）屏体要有一定的防滑性，有水有雾时，施工或表演时不会滑倒;
　　（3）屏幕影像色彩的亮度、饱和度高，要能呈现镜面倒影的效果;
　　（4）地面最好看不见任何物理原因形成的分割线，影像要尽可能完整呈现;
　　（5）产品要能适应北方早晚温差大、风沙大等气候特点。
　　从不规则的地屏结构制造再到异型舞台及翻转升降圆台的安装，所有舞台施工与现场基建及数控机械一环紧扣一环，对于制造、安装调试都是很大的挑战。
　　针对以上要求，根据地屏过往使用经验，在现场对面罩、箱体、系统不断测试，不断改进。这在异形舞台设计上没有可借鉴的先例，单屏体设计的工作量无以复加，PCB种类超过600余项，塑料套件1700多件，设计图纸数量超过5000张。在LED屏的面罩选择上，采用纯PC压制而成的面罩，顏色为茶色，厚度为8mm;并根据现场异形拼接的要求加工成外形不一的形状，共计300多种。该面罩具备较强的抗压能力、一定的防滑性能，透光度高且能呈现镜面倒影效果。因为完全是定制异形箱体模块，在选取的PCB种类上再进行单独的激光切割加工，使每一块PCB的显示屏箱体最终能拼成形态各异的月牙舞台且还能完美显示每一个像素点，画面的靓丽、细腻给观众以深刻印象（见图8）。
　　施工过程中，基于舞蹈演员对舞台的要求，除了做到每一块屏安全牢固外，拼接更是要做到精准到位，每个升降块间的缝隙不超过2cm;同时，由于月牙升降台弧线多，又分多段升降，并且要和圆形、方形升降台实现对接。除考虑与机械舞台的匹配外，另一个重点考虑的问题是，地屏处于户外，延庆山区昼夜温差大，夏冬温差大。
　　3.4圆柱LED屏
　　主舞台上的29根直径1m、高7m的圆柱LED屏，如图9所示，采用先进的点距3.81mm柔性模组屏，每个柱子由184个柔性模组屏拼接而成。它屏幕厚度仅3.8cm，30kg/m2，最小直径能做到80cm，且高亮防水，包柱平滑，成像清晰。
　　整个演出的过程中伴随着音乐的节奏，快速上下升降，其安装方式的固定及信号线的布置成为了重中之重。经过数十次磨合测试，最终确定安装方式及保护措施，模组安装采用磁吸式设计，能与钢结构紧密贴合，安装维修方便;由于机械电机升降部分在柱子内部，空间也比较小，便特制小型信号盒安装在柱子后方的边缘位置，信号线也使用不占空间的扁线，确保最终呈现的机械升降台灵活舞动，可自由变幻各种流线造型。
　　3.5播控系统
　　视频播控系统的设计如图10所示，所有控制台部分一主一备;对于播放设备使用高性能Disguise-4×4pro（D3）服务器。
　　为系统配置的Disguise操控软件，从设计到演示再到现场播控，全部流程都是三维化的;可实现整个显示系统统一控制，也可单独控制任何一个区域;可同步进行播放和编辑，互不影响，为现场彩排带来了更多的方便与快捷;可接收音频时间码实现节目流程与各工种的完全同步;同时，通过对舞台建模，将舞台3D渲染效果呈现，可早让导演组提前知晓舞台现场场景，有更多的准备及调试时间。另外，为了避免信号的衰减和延时，将信号线全部改成光纤传输，庞大的光纤传输系统将各个区域的屏幕信号连在一起。
　　施工过程中，基于消防安全标准和防止电流与信号间的干扰，须将强、弱电分开布线，所有线缆均用线槽分开布置，并做好安全标记，保障大屏幕系统安全。
　　4总结
　　此次演出的大屏幕系统，从方案设计开始，完全根据这次活动的特点，提出设计需求，比如地屏异形屏的尺寸与机械舞台的吻合，圆柱屏的柔性贴合，网幕的通透性，立面屏的弧度与地屏的拼合;同时也提出了质量要求，要具有高亮、高刷、高清晰度、高还原度、高稳定性等。在方案的实施阶段，对多款设备进行全面比对，并进行各种测试，选出每一款合适的产品，对特殊设备进行定制;从预搭到预演，不断探索更好的方法。当然也遇到了一些问题，如屏幕结构与机械部分运行时线缆的处理，提前与土建结构沟通更加合理地设计布线方式，屏幕面罩材料受热整体膨胀等，都需要认真总结，以利于今后做得更好。
　　此次世园会开幕式文艺演出的大屏幕系统通过运用各种LED屏幕与舞台机械、威亚技术的融合，打造沉浸式舞台视觉体验，让舞台全视角、多层次、大视觉地展现开来，将生态系统作为整体舞台景观，让舞台画面效果与山水、花草树木结合一起，将科技与文化、人类与自然、中国与世界凝聚于湖光山色的自然意趣之间，体现了创意与创新。
　　作者简介：
　　黄贵江，北京嘉明伟视国际会展有限公司总经理，曾为奥运会、世青会、全运会、电影节、春节晚会活动的AV项目提供咨询、设计和服务，北京世园会开幕式文艺演出现场大屏幕的设计者及总负责人。
　　罗胜，曾参与过三大男高音紫禁城演唱会、奥运会、央视春节晚会、同一首歌、各大卫视跨年演唱会等项目的视频设计与制作，北京世园会开幕式文艺演出现场大屏幕系统技术总监。
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