談舞臺用LED屏的選擇
——亮度

胡慧峰，楊志紅，李德福，常世昌

（山西省藝術科技研究院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

在《演藝科技》2020年第8期刊載的《談舞臺用LED屏的選擇》[1]文章中，探討了基于人眼的視覺特點來確定舞臺用LED顯示屏的像素距，以及選擇LED字幕屏字型大小的方法。關于舞臺用LED屏的選擇，還涉及亮度、白場色坐標等重要技術參數，本文中重點探討與LED屏亮度有關的3項技術參數：亮度、對比度和亮度鑒別等級。

目前，LED顯示屏廣泛應用于劇場舞臺文藝演出、廣告傳媒、體育場館、遠程監控、證券交易等不同的行業，安裝地點包括專業演出場所、街頭鬧市、候車（機）大廳、商場超市等不同的場所。因使用行業不同、工作地點和環境不同，對顯示屏的要求也不盡相同。劇場舞臺演出用LED顯示屏對亮度的要求與其他行業有明顯的不同。

亮度是衡量LED顯示屏的一個重要技術參數。顯示屏的生產廠商或代理商在推銷產品時常常宣稱其產品采用的是高亮度芯片；一些演出單位在選購LED顯示屏時也常常問供貨方“你們的顯示屏最高亮度能達到多少？”

大家之所以如此看重亮度，和人眼的視覺特點有關。人的眼睛看到任何一個物體都是由于這個物體發出的光線經過瞳孔、晶狀體、玻璃體最終在視網膜上呈像并刺激視覺神經，使大腦產生對該物體的視覺信息。如果這個物體發出的光線較強，那么大腦產生的視覺信息也較強，反之產生的視覺信息會較弱。人眼是靠光線才能識別物體，光線進入眼睛的強弱不同，自然地使人的視覺系統產生亮度差別。人的眼睛會優先關注視野范圍內亮度較大的物體，這種視覺生理的趨光特性也使人從潛意識中對亮度產生關切。

1 發光體亮度與反光體的亮度

在百度中搜索“亮度”一詞，其釋義為：“發光體或反光體使人眼睛感到的明亮程度”。由此可見，發光的物體會使人眼產生亮度感，不發光的物體靠自身對光線的反射也能使人眼產生亮度感。

劇場里的觀眾觀看節目時，看到的LED顯示屏上的畫面是顯示屏自身發出的光，看得到演員就是演員身體的反射光。

發光體發出的光強與光源面積之比，定義為該光源的亮度，亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）。使用了高亮度芯片的LED顯示屏的亮度可以達到數千cd/m2。

演員身體的反射光，反射的是舞臺燈具及周圍環境照射在身體上的光。照度是指單位面積上所接受到的可見光光通量，演員身上的照度即舞臺燈具照射在演員身體上光的強弱大小。照度的計量單位名稱為勒克斯（lx），1 lx=1 lm/m2。

照射在演員身體上的光經過反射后進入觀眾的眼睛，使觀眾感受到“亮度”，這樣由照度轉換為亮度的關系可以由下式[2]表示：

式中：L為亮度，單位為cd/m2

E為照度，單位為lx

ρ物體的反光率系數

2 舞臺畫面中的光比

舞臺燈光照明藝術非常講究光比。光比就是為了節目情節的需要而展現給觀眾的整個畫面中各部分光的大小、強弱區別，這是導演和燈光設計師藝術創作的體現。為實現導演和燈光設計師的藝術思想，利用人眼的趨光性來引導觀眾對演出角色的關注。在塑造一個角色時，除需要對角色投射不同光比的主光、輔光、逆光外，還要精心設計角色與舞臺背景的光比、與周圍景片道具的光比等。

一些情節輕松的喜劇節目，整個舞臺畫面溫暖平靜，光比較小。例如：演員與周圍舞臺上其他部分的光比為1.5:1到1:1到1:1.5。當節目表現緊張動蕩的情節時，整個舞臺畫面的光比就較大。為突出舞臺主角形象，主角身體的亮度常常會比舞臺畫面的其他部分大，通常光比為1.5:1～3:1，甚至到1.5:1～5:1。

對舞臺各部分光比的設計，沒有LED顯示屏等自發光體時，僅僅考慮舞臺燈具對舞臺各處投射不同的照度就可以了；當舞臺上有了LED顯示屏之后，藝術家們在對整個舞臺畫面進行光比設計時，就要同時考慮顯示屏面的發光亮度和演員身體的反光亮度了。在實際工作中，燈光師大多是通過眼睛看，憑感覺來調整光比，包括對顯示屏亮度的調整和對演員照度的調整，很少使用儀器調整光比。如果使用儀器，物體反光的亮度可以用亮度計測量得到，也可以測量照度后再用式（1）計算得到。由照度計算得到亮度時，還需要知道被照物體的反光率，如中國女青年面部皮膚平均反光率約26.3%，化裝后面部皮膚反光率可達40%，白色、淺色布料對燈光的反射率可能會達到80%[3]。

舞臺上的燈光照度，根據節目情節的需要可能會有很大幅度的變化，如300 lx～3 000 lx。假如舞臺表演區的垂直面上有1 000 lx的光照度，演員身上最亮的部分是淺色的演出服，由式（1）可得出演員服裝的亮度L2為：

在舞臺上使用LED顯示屏作背景的情況下，如果按照光比3:1來突出演員，舞臺畫面的其他部分（包括LED顯示屏最亮的部分）的亮度就要低于85 cd/m2。假如演出的是光比平淡的輕松的喜劇節目，舞臺上LED顯示屏的最亮處亮度也僅需要254.8 cd/m2。因此，作為自發光設備的LED顯示屏，其亮度應該是可調整的，作為舞臺用LED屏，應能根據舞臺演員的亮度和節目劇情的需要進行調整。事實上，對于大部分演出來說，LED屏的亮度如果能夠在0～800 cd/m2之間連續可調就足夠使用了。

3 實例

舞臺演出是一種綜合的藝術形式，顯示屏呈現的畫面是為了配合、襯托演員的表演，是為節目、演員服務的，不可與演員爭輝搶奪觀眾的視線，應該選擇適合的亮度，為觀眾呈現出一個統一和諧的完美舞臺畫面。

圖1是山西省晉劇院《打金枝》劇照，演員與顯示屏背景的光比大約為3.5:1，舞臺畫面光比比較合適，顯示屏的畫面既表達了劇情環境，也襯托了演員的表演。

圖1 演員與顯示屏背景的光比合適（約為3.5∶1）

如果顯示屏亮度過大，會沖淡觀眾對演員的注意力。圖2是太原市某小劇場的演出劇照，顯示屏背景光的亮度超過了演員的亮度，演員與顯示屏背景的光比大約為1:2。

圖3中舞臺上的主持人完全沒有面光，看起來像剪影，完全成了LED顯示屏畫面的陪襯。

LED顯示屏的亮度并不是一定要比演員低，由于節目藝術呈現的需要，也會需要顯示屏有較大的亮度，如一些演員與顯示屏畫面互動的情節、一些剪影的舞蹈節目等，就需要顯示屏亮度大于演員的亮度。

值得注意的是，舞臺畫面范圍內的所有顯示屏都可能影響演出效果。如果舞臺兩邊副屏和字幕屏亮度過大，會分散觀眾的視線，觀眾的視線很難集中到舞臺中部的演員身上，因此，用副屏和字幕屏的亮度也應該適度降低。另外，如果使用了帶有畫面的字幕，字幕屏的畫面會影響觀眾對文字的識別，這種屏的文字顯示效果反倒不如單色屏，即使是單色字幕屏亮度也不宜太大。

舞臺用LED顯示屏的亮度應連續可調，不僅是指全彩的背景屏，也包括副屏和單色的字幕屏都應該具有連續調整亮度的功能。只有這樣，各種舞臺燈光才能與各個顯示屏恰當配合，共同營造出一個主次分明、生動、和諧的舞臺畫面。

4 對比度和亮度鑒別等級

對比度和亮度鑒別等級是與亮度相關的兩個技術參數。

對比度是在一定的環境照度下，顯示屏的亮度與顯示屏最暗時（例如顯示屏完全關閉）屏面的背景亮度之比。最高對比度就是在一定環境照度下，LED最大亮度和背景亮度的比。

高對比度的顯示屏意味著顯示畫面中有較大的亮、暗差別，觀眾觀看的畫面就會有相對較高的清晰度和呈現較艷麗的光色。相對而言，對比度的指標比亮度指標更能體現顯示效果的好壞。

測量最高對比度的公式[4]：

式中：C——最高對比度

Lmax——最大亮度

LD——顯示屏背景亮度

顯示屏背景亮度LD是屏本身完全不發光時，屏面對環境光反射產生的亮度。因此，最高對比度C不僅受顯示屏亮度的影響，還受屏面環境照度的影響以及受屏面反光系數的影響。顯示屏亮度一定時，環境照度越小，顯示屏的最高對比度越大；屏面反光系數越小最高對比度越大。為了提高產品的對比度，LED顯示屏生產廠家為降低LED屏表面的反光系數而想盡了辦法，如LED芯片周邊采用黑色的封裝材料、表面采取亞光處理等技術措施。

圖2 演員與顯示屏背景的光比小（約為1∶2）

圖3 演員與顯示屏背景的光比極小（沒有面光）

行業標準SJ/T11281—2017《發光二極管（LED）顯示屏測試方法》中對于室內屏規定的測量環境條件是：屏幕法線方向的照度為10×（1±10%）lx[4]。有生產廠商給出L E D顯示屏的對比度數據為3 000:1、5 000:1、6 000:1等。作為負責任的生產廠商所提供產品的技術參數一定是嚴格按照行業標準的規定測量出的。遺憾的是，這樣的測量條件完全不能適用于劇場舞臺用顯示屏。演出時，舞臺處于面光、頂光、側光、耳光等舞臺燈光的照射下，舞臺主演區的照度達到上千lx，即使位于舞臺后部背景處的顯示屏面也達到幾百lx的照度，為了突出演員，導演還會要求限制顯示屏的亮度。因此，劇場舞臺用LED顯示屏的對比度數據應該是被限制了亮度并且屏面在較高照度的環境下測量。在“劇場舞臺用LED顯示屏規范”出臺之前，生產廠商給出LED顯示屏的對比度數據僅可作為參考。

顯示屏的亮度取決于LED芯片電流的大小或者電流脈沖寬度的大小。顯示屏內電子線路和軟件結合，可以向LED芯片提供256級甚至1 024級的電流變化量，但是由于人眼視覺能力的限制，不能完全識別這么多亮度等級。顯示屏顯示畫面中能夠使普通人眼分辨出的從最暗到最亮之間的亮度等級，被稱為亮度鑒別等級。亮度鑒別等級越高，顯示的圖像的層次越多，也就意味著顯示的畫面也越細膩，色彩越豐富。

筆者測量了太原市某小劇場作為背景用的LED顯示屏，在舞臺表演區的照度1 522 lx的情況下，顯示屏面的照度約462 lx，人眼可以輕易地分辨出顯示屏畫面的20級灰度，如圖4所示。這樣的對比度和亮度鑒別等級能夠滿足一般的演出需要了。

圖4 滿足一般演出的對比度效果

5 結語

綜上所述，對于劇場舞臺使用的LED顯示屏，并不一定需要很高的亮度，而是需要在演出時能夠按導演和燈光設計師的要求，可以方便地連續調節顯示亮度。例如，舞臺用LED顯示屏的亮度應能夠從最亮值連續降低至最大亮度的10%、5%、甚至降到0。相對而言，對比度和亮度鑒別等級的指標比亮度指標更能體現顯示效果的好壞。