談舞臺用LED屏的選擇
——白場色色溫、表面特性、電磁兼容性

常世昌，燕 翔，胡慧峰，楊志紅，曾智暉

（1. 山西省藝術科技研究院有限公司，山西 太原 030001；2. 清華大學建筑學院，北京 100084；3.贛南藝術創作研究所，江西 贛州 341000）

1 舞臺演出用LED顯示屏白場色色溫

1.1 色溫及色彩恒常性

色度圖又稱色品圖，包括了一切物理上能實現的顏色，在色度圖上可以用x、y坐標來定量描述色彩。CIE1931色度圖是為了規范顏色的測量和表達方法，由國際照明委員會（CIE）于1931年制定，如圖1所示，它代表了人眼2°視場的平均特性。為了適應大視場顏色測量的需要，CIE于1964年又制定了適用于10°視場的CIE1964補充標準色度系統。

圖1 CIE1931色度圖

色度圖的中部偏右下位置有一條弧形曲線，稱為黑體軌跡也叫作色溫軌跡或普朗克軌跡。黑體軌跡上的各點代表不同溫度的黑體的光色，溫度由接近1 000 K開始升高時，顏色由紅向藍變化。因此，人們就利用黑體對應的溫度表示它的顏色。當某種光源的色品與某一溫度下的黑體色品相同時，則將黑體的絕對溫度稱為此光源的顏色溫度，簡稱色溫[3]。

太陽光是自然界最主要的光源，人類對世界萬物的視覺信息首先得益于太陽光的照射。但是，太陽光的光色不是永恒不變的，早晨日出時的陽光是色溫約2 000 K的橙紅色，以后隨著太陽的升高，陽光的色溫也逐漸升高由橙紅色到橙黃色、橙白色，中午陽光直射時橙白色的色溫約是5 500 K。在陰天云層遮擋太陽時，由于云層對長波光譜的吸收，使得光線色溫可高達6 000 K～14 000 K。

人們對周圍物體的視覺來源于物體對環境光的反射，但是，無論早晨、中午、傍晚還是晴天、陰天，環境光的光色如何變化，人們看到的紅花綠葉依然是紅花綠葉；一片無邊的雪原，不論是在灰蒙蒙的陰天或是在灑滿金色陽光的早晨，人們的視知覺中始終是一片潔白。這種當照射物體表面的光色發生變化時，人們對該物體表面顏色的知覺仍然保持不變的知覺特性，被稱為色彩恒常性，如果把人眼看作攝像機，那么人眼的色彩恒常性就相當于攝像機的自動白平衡功能。一般色彩恒常性只在全視野受到某一統一的色彩支配時才會出現[4]即色彩恒常性存在的基本條件，是在人眼視線的大范圍內只有一個基礎光色（如原野的太陽光是白晝原野的基礎光色，學校教室的日光燈為晚間的教室帶來基礎光色等）。

演出時，燈光師常常用舞臺燈光的不同光色變化來表現早、中、晚以及晴天、陰天等劇情中的不同場景，如表現日出時分的場景，燈光師會選用2 000 K～3 000 K色溫的光作為基礎光（一般是使用面光、耳光、逆光等）；表現中午時分的場景，燈光師會選用5 000 K～6 000 K色溫的光作為基礎光。假如舞臺上有一位身著白色民族服裝的牧羊姑娘在演唱，由于色彩恒常性的原因，在3 000 K色溫的面光照射下看到的是白色的服裝，在6 000 K色溫的面光照射下看到的還是白色的服裝。

1.2 LED屏白場色色溫及與舞臺基礎光的統一

當舞臺上使用了LED顯示屏時，顯示屏畫面中的白色部分就是這個屏的白場色，也是它顯示畫面的基礎色。如果顯示屏畫面的基礎光色與舞臺場景的基礎光色不一致，人眼視線范圍內有兩個基礎光色同時出現，破壞了色彩恒常性中“在全視野受到某一統一的色彩支配”這一基本條件。兩個基礎光色同時出現帶給觀眾影響是破壞了舞臺畫面的統一和諧。

行業標準SJ/T 11141—2017《發光二極管（LED）顯示屏通用規范》[5]（以下簡稱《顯示屏通用規范》）中對白場色坐標的定義是“顯示屏在顯示白場時，對應于CIE1931色度圖中的x、y坐標”，其范圍見表1。

社會主義國家政治生活的主要任務就是通過政治安排解決經濟社會發展中出現的各種矛盾?？梢哉f，協商民主是政治安排的具體體現。如果政治沒有安排的能力，那么協商也就不可能，政治只會陷入一種客觀法則或者利益博弈當中。與西方政治根本不同，社會主義協商民主不再是一種理論和理想中的狀態，而是社會主義民主政治的特有形式和獨特優勢，是與社會主義實現階段性和黨的群眾路線內在聯系在一起的生動具體的政治實踐，是人類政治文明發展的新階段。

將表1中的數據對應CIE1931色度圖可知，《顯示屏通用規范》規定LED顯示屏的白場色的色溫是9 300 K～6 500 K，相當于室外陰天環境的光色。LED顯示屏生產廠商大多依據《顯示屏通用規范》，把產品的白場色色溫控制在9 300 K～6 500 K，也就是說這樣的顯示屏顯示畫面中的白色部分全部都是9 300 K～6 500 K色溫的光色。

街頭的廣告屏是單獨顯示畫面的，廣告屏畫面中只有一個白場色色溫的基礎光，廣告屏畫面給人的視覺感是統一和諧的。因此，《顯示屏通用規范》規定的白場色的色溫能夠為街頭的行人觀眾所接受。

舞臺演出時用的顯示屏與街頭廣告屏的區別在于，顯示屏是與舞臺上演員、道具等相配合共同組成一個畫面展示給觀眾。在演出時出于節目需要，燈光師常常用不同基礎光色變化來表現劇情環境，再加入LED屏白場色的高色溫，結果常常出現破壞舞臺畫面的整體美感的現象。例如，圖2是贛南采茶歌舞劇院小品《扶貧對象》的劇照，劇照顯示屏畫面中由于白場色色溫控制在9 300 K～6 500 K，使得畫面辦公室的白色墻壁、白色地面和白色天花板，在舞臺演出區的基礎色襯托下，看起來呈了青灰色，劇情中舞臺上演員所處位置是背景中辦公室的延伸，可惜，舞臺上的低色溫環境光與高色溫的顯示屏背景極不協調，使背景中的辦公室看起來像是與劇情無關的壁畫。

表1 LED顯示屏的白場色坐標范圍

圖2 舞臺表演區與顯示屏背景的基礎光色溫不協調

如果舞臺演出用顯示屏基礎光色（白場色）能夠變化調節，能夠與燈光師的意圖相配合，就不會出現圖2中的不協調現象。

假如舞臺劇情中出現“草原牧羊姑娘傍晚回氈房途中的歌舞”情節，這時燈光師會使用3 000 K色溫的基礎光色照射舞臺。作為演出背景的LED大屏應該是以3 000 K白場色來顯示畫面，舞臺整體顯示的綠色草原、白色羊群里就都是3 000 K低色溫光下的“白”；當劇情中出現“牧羊姑娘冒著風雪追趕羊群的歌舞”情節，這時作為演出背景的LED大屏應該改用6 500 K白場色來顯示畫面，舞臺呈現的漫天白雪和奔跑羊群的白色就應該是高色溫光下的“白”。只有LED顯示屏跟蹤劇情不斷地改變白場色，才可能在不同場景中使舞臺上的白羊和背景大屏中顯示白羊看起來具有“同樣的白”。這樣，給觀眾的視覺感就是統一協調的完美畫面。

舞臺上劇情的場景各種各樣，不僅會有早、中、晚、晴天、陰天、風雪天等自然景色變化，還可能有電燈照明、蠟燭照明、油燈照明的不同的室內場景，只有顯示屏白場色的色溫與舞臺場景燈光色溫保持一致，才能配合舞臺燈光完美地表現出各種劇情的場景。如果LED大屏不兼顧舞臺場景燈光的色溫，不和諧的場景會使演出效果大打折扣。因此，舞臺演出的LED顯示屏，白場色的色溫應該能在2 000 K～9 000 K連續可調。

圖3 光的反射

圖4 顯示屏背景反射光影響了背景效果

2 LED顯示屏的表面特性

2.1 LED顯示屏表面的反光性能

LED顯示屏的畫面是由顯示屏的像素燈珠發光產生的，不發光時（如關掉顯示屏的電源）依然能看到顯示屏，這是由于顯示屏反射了周圍的環境光才產生了顯示屏位置、形狀等視覺信息。

所有不發光的物體之所以能夠被看到，是這些物體反射了周圍環境光的原因。物體對光線的反射有鏡面反射和漫反射兩種情況。當一束平行光投射到表面光滑的物體上，反射光向一個方向平行射出，這種反射現象叫鏡面反射，如圖3a所示，如平面鏡、平靜的水面、光滑平整的金屬表面等。由于鏡面反射能把平行光沿同一個方向反射，所以反射光線往往比較強。當一束平行光投射到表面比較粗糙的物體上，反射光射向各個方向，這種反射現象叫漫反射，如圖3b所示。一般物體的表面都不是平滑的，所以大多數反射現象都屬于漫反射。由于漫反射的反射光線射向各個方向，一般較弱，所以不僅能從各個方向上看到物體，而且光線較柔和、不刺眼[6]。

當某物體同時存在鏡面反射和漫反射時，如圖3c所示，往往會看到物體上有一塊被稱為“高光”的明亮光斑。高光是一種常見的自然現象，非均質物體表面的高光是鏡面反射分量和漫反射分量的線性組合[7]。

演出時，舞臺用LED顯示屏會受到各種舞臺燈的照射而出現反射現象，如果顯示屏的反光系數較大，在屏面上就可能出現舞臺燈光的反射光斑，特別是追光燈和電腦燈的動態光束在屏面上產生的動態反射光斑會極大地破壞顯示屏畫面的美感，如圖4所示。要解決這一問題，一方面是燈光師要使各種舞臺燈的光束盡量避免照向顯示屏屏面，另一方面選用的顯示屏的反光率要盡可能小。減小顯示屏的反光率還有利于提高顯示屏的對比度，制造商在減小顯示屏反光率時，常常采用對芯片周邊采用黑色的封裝材料，屏面也采取亞光處理等技術措施等。一些制造商還研發了為顯示屏增加遮光檐的方法來進一步減小環境光對顯示屏的影響，這種結構減小了來自環境的干擾光（例如陽光）對顯示屏的影響；但是會減小顯示屏的可視角，不適于在需要較大可視角度的場所（例如有樓座的劇場）使用。

綜上所述，舞臺用LED顯示屏的屏面要避免產生鏡面反光，射向屏面光束的漫反射越少越好，尤其要避免高光的光斑。

2.2 LED顯示屏表面吸聲性能

劇場是提供視、聽服務的場所，建筑聲學的設計和施工是劇場建設的重要內容。在欣賞節目演出時，觀眾應該能聽到清晰和豐滿的演唱而不得出現回聲、顫動、共振、聚焦等可識別的聲缺陷，這些都依賴于劇場的良好建聲性能。

國家標準GB／T50356—2005《劇場、影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》對劇場應具有的建聲性能作出了詳細規定。GB／T50356的第3.3.1條規定了不同劇種的劇場和不同容積的觀眾廳應具有的混響時間；第3.3.3條規定，舞臺空間應進行適當吸聲處理。大幕下落及常用舞臺設置條件下舞臺空間的中頻(500 Hz～1 000 Hz)混響時間不宜超過觀眾廳空場混響時間[8]。

LED顯示屏的安裝施工通常是在劇場的內裝修完工之后進行的，顯示屏面積動輒上百平米，遮擋了舞臺一面墻壁，必然會對劇場的建聲性能產生影響，因此，建聲設計時需考慮LED顯示屏對聲學環境的影響，要選用吸聲性能較好的顯示屏使該影響盡量??；另外，舞臺上特別要盡量避免使用凹形弧面大屏，使用凹形弧面大屏可能會嚴重影響舞臺聲場，破壞聲場均勻度，甚至出現聲聚焦現象。

鑒于劇場中使用大面積顯示屏可能對劇場建聲性能的影響，希望制造商能夠考慮對劇場用LED顯示屏的屏面做一定的吸聲設計，可以參考GB／T50356第4.2.5條的規定“主揚聲器組后面的端墻應做強吸聲處理，其平均吸聲系數在125 Hz～4 000 Hz頻率范圍內不宜小于0.6，125 Hz的吸聲系數不宜小于0.4”[8]?？傊枧_演出用的顯示屏面對聲音的反射率越小越好。

3 電磁兼容性

電磁兼容性（EMC）是指設備或系統在其工作的電磁環境中自身能夠正常工作，并且不影響周圍其他設備正常工作的能力。電磁兼容性包括兩個方面的要求：一方面是指設備自身在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值，也就是EMI（電磁干擾）；另一方面是指設備對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗干擾能力即EMS（電磁耐受性）。

《顯示屏通用規范》對LED顯示屏電磁兼容性的無線電騷擾限值和抗擾度限值分別引用了GB9254—2008《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》和GBT1768—2015《信息技術設備 抗擾度 限值和測量方法》的規定，兩項國家標準的適用范圍都是“數據處理設備、辦公設備、電子商用設備、電信設備等信息技術設備”。

按照《顯示屏通用規范》規定設計生產的顯示屏，可以滿足街頭廣告等環境的使用，但劇場演出時，舞臺在的電磁環境遠比街頭廣告屏附近的環境復雜惡劣，不僅有LED顯示屏，還有各種泛光燈、聚光燈、電腦燈、激光燈等，還有包含無線傳聲器的大功率擴聲系統。演出時，這些電子設備同時工作，各設備中的開關電源、各種數字電路的脈沖電流產生的高次諧波輻射到空間，與無線設備的無線電波混同一起互相影響，或沿電源線路四處流動污染電源的波形。在這樣的電磁環境中工作的電子設備如果電磁兼容性能不夠好，必然會出現設備之間互相干擾的現象。事實上，演出中LED顯示屏干擾擴聲系統的現象時有發生，曾有多個演出單位反映，舞臺上的演員打開無線傳聲器時就會出現刺耳的干擾聲，而且越靠近大屏干擾聲越大、越明顯。另一方面，如果顯示屏的抗干擾性能不夠好，就可能會受其他設備的干擾，使顯示的畫面出現閃爍、抖動或水紋等現象，嚴重影響顯示畫面的質量。

可見針對信息設備制定的電磁兼容性標準不適用于劇場舞臺這種復雜的電磁環境，對于在劇場舞臺使用的LED顯示屏應該有更嚴格的電磁兼容性要求。

國家標準GB/T19954.1《電磁兼容專業用途的音頻、視頻和娛樂場所燈光控制設備的產品類標準第1部分：發射》和GB/T19954.2《電磁兼容專業用途的音頻、視頻、音視頻和娛樂場所燈光控制設備的產品類標準第2部分：抗擾度》，它們的適用范圍是“專業音頻、視頻、音視頻設備及娛樂場所燈光控制設備”，標準中列出的電磁環境分類中包括有：劇場、演播室、攝影棚等專業演出場所。制造商如果按照GB/T19954.1和GB/T19954.2的要求設計制造的顯示屏將更能適合在劇場舞臺演出中使用。

4 結語

SJ/T 11141—2017《發光二極管(LED)顯示屏通用規范》對LED顯示屏白場色的色溫（白場色坐標）和電磁兼容性兩項參數都已有明確的要求，但是這些現有標準的要求不能完全滿足舞臺演出對顯示屏需要。筆者認為，未來出臺的“劇場舞臺用LED顯示屏規范”中應針對舞臺演出的需要及遇到的問題，對舞臺用LED顯示屏的白場色的色溫和電磁兼容性提出新的要求。