Pozadí odvětví a prohlášení o problému
Se zvyšujícími se požadavky na přesnost vizuální prezentace ve filmové a televizní virtuální produkci (XR), profesionálních studiích a-výstupech ve velkém měřítku LED displeje postupně nahradily tradiční zeleno-modré obrazovky a staly se hlavním nosičem pro virtuální pozadí natáčení. Jejich výhoda „co vidíte, to dostanete“-v reálném čase výrazně snižuje post-produkční náklady a zvyšuje efektivitu natáčení.
Při použití fotografického vybavení k natáčení LED obrazovek se však často objevují dva typické „fatální chyby“: moaré a „skenovací vzory“. První se projevuje jako nepravidelné rušení vodního vlnění, zatímco druhé se projevuje jako vodorovné černé pruhy, které přímo poškozují kvalitu obrazu a dokonce činí záznam nepoužitelným. Ty se staly klíčovými technickými překážkami, které omezují široké přijetí virtuálního fotografování pomocí LED.
Vyjasnění základního problému: Technické rozdíly mezi vzory moaré a vzory skenování
V praxi je lze snadno zaměnit, ale zásadně se liší, pokud jde o vizuální charakteristiky, mechanismy formování a cesty řešení. Podrobné srovnání je uvedeno v tabulce níže:
|
Srovnávací rozměry |
Moiré vzor (vodný vzor) |
Skenování čar (horizontální černé pruhy) |
|
Vizuální vlastnosti |
Nepravidelný oblouk/mřížka-jako rozptyl, barva se liší podle úhlu/parametrů střelby |
Opraveny vodorovné černé pruhy, rozteč pruhů se mění s obnovovací frekvencí, bez rušení barev. |
|
Základní mechanismus |
Jev rušení mezi dvěma periodickými poli pixelů (pixely na obrazovce LED vs. pixely snímače fotoaparátu) |
Synchronizační odchylka způsobená nesouladem mezi rychlostí závěrky fotoaparátu a frekvencí progresivního skenování LED obrazovky |
|
Spouštěcí jádro |
1. Nedostatečná obnovovací frekvence obrazovky LED; 2. Nesoulad mezi parametry fotoaparátu (clona, vzdálenost objektu, ohnisková vzdálenost) a hustotou pixelů LED; 3. Úhel mezi pixelovými poli obou zařízení je blízký 0 stupňům. |
1. Obnovovací frekvence LED obrazovky < 1000 Hz (pohon s progresivním skenováním); 2. Fotoaparát používá progresivní závěrku. |
|
Oborové mylné představy |
"Lze to vyléčit jednoduše nastavením úhlu kamery" (Ve skutečnosti může pouze zmírnit příznaky, ne je odstranit). |
„Blikání je pro lidské oko neviditelné, to znamená, že neexistuje žádný snímací vzor“ (vzorkovací frekvence závěrky fotoaparátu a snímací frekvence LED nejsou synchronizovány, takže je pouhým okem nelze vnímat, ale fotoaparát jej může zachytit). |
Cílená řešení: Technologická cesta od „úlevy“ k „léčení“
Řešení moaré vzoru: Duální{0}}optimalizace konce, s obrazovkou jako jádrem
Strana střeleckého vybavení: Úprava parametrů (zmírňující opatření)
Princip: Změnou relativního vztahu mřížky mezi kamerou a obrazovkou LED hledá systém kombinaci parametrů s nejslabší interferencí, především tím, že se vyhne rezonančnímu rozsahu dvou frekvencí/úhlů pole pixelů. Konkrétní provozní metoda a technická logika jsou následující:
|
Upravte parametry |
Provozní návrhy |
Technická logika |
|
Otvor |
Upřednostněte použití velkých zaclonění (například F2,8-F4,0) a vyhněte se malým zacloněním (F8,0 a vyšší). |
Velká clona má za následek malou hloubku ostrosti, rozmazání okrajů LED pixelů na snímači fotoaparátu a snížení periodického rušení; malá clona má za následek hlubokou hloubku ostrosti, obraz s ostrými pixely a zvýšenou interferenci. |
|
Vzdálenost objektu |
Upravte vzdálenost mezi kamerou a obrazovkou LED (např. zvětšete ze 4 m na 6 m), abyste se vyhnuli pevné vzdálenosti objektu. |
Změny ve vzdálenosti objektu mění „rozteč obrazových bodů“ pixelů LED na snímači. Když rozteč není celočíselný násobek rozteče pixelů snímače, interference slábne. |
|
Ohnisková vzdálenost |
Nepoužívejte teleobjektivy (např. 105 mm) a upřednostněte širokoúhlý-úhel před standardními ohniskovými vzdálenostmi (24 mm–50 mm). |
Teleobjektivy zesilují periodicitu pole pixelů LED, což zhoršuje rušení; širokoúhlé{0}}čočky nabízejí širší zorné pole, snižují hustotu pixelů v obrazu, a tím snižují rušení. |
|
Úhel střelby |
Udělejte úhel mezi optickou osou fotoaparátu a obrazovkou LED normálních 5 stupňů -15 stupňů (nekolmé snímání). |
Změnou úhlu mezi dvěma pixelovými poli se přeruší stav "paralelní rezonance", čímž se sníží generování interferenčních proužků se střídajícími se světlými a tmavými oblastmi. |
Omezení: Toto řešení může pouze „zmírnit“ vzory moaré a ukládá několik omezení při fotografování-, jako je neschopnost velké clony splnit požadavky na hloubku--pole (je třeba jasně zachytit herce v popředí a obrazovky LED v pozadí) a -nekolmý úhel narušuje perspektivní vztah virtuální scény. Má nízkou provozuschopnost při skutečné střelbě a nelze jej použít jako radikální řešení.
Obrazovka displeje: Technologická inovace (řešení hlavní příčiny)
Princip: Vycházíme ze zdroje moaré (periodicita a obnovovací frekvence samotné obrazovky LED), eliminace „zdroje rušení“ zvýšením obnovovací frekvence a optimalizací struktury pixelů je průmysl-uznávaným řešením.
Základní technické požadavky jsou následující:
1. Mimořádně-vysoká obnovovací frekvence: Obnovovací frekvence obrazovky LED musí být větší nebo rovna 7680 Hz (odvětvový termín „obnovovací frekvence-profilu“). Zvýšením výstupní frekvence signálu ovladače IC je cyklus zapnutí/vypnutí LED pixelů mnohem rychlejší než cyklus vzorkování závěrky fotoaparátu, čímž se oslabí základ pro periodické rušení.
2. Optimalizace hustoty pixelů: Technologie balení s vysokou-hustotou, jako je MiniCOB (např. rozteč pixelů P1.2 a nižší), se používají ke snížení rozteče pixelů LED, čímž se „periodická frekvence“ pole pixelů daleko od frekvence pixelů snímače fotoaparátu (např. full{7}}fotoaparát s přibližně 60 megapixely), čímž se zabrání 0 frekvenci repience na úrovni přibližně 20
3. Pohon bez blikání-: „Technologie bez blikání-PWM (Pulse Width Modulation)“ se používá k nahrazení tradičního „pohonného cyklu“, který zajišťuje nepřetržitý a stabilní výstup jasu pixelů LED a zabraňuje zvýšenému moaré v důsledku kolísání jasu.
Řešení skenování textur: Zaměření na „Obnovovací frekvence + synchronizace závěrky“
Podstatou skenovacích čar je „synchronizační odchylka mezi závěrkou fotoaparátu a progresivním skenováním LED“. Řešení je přímější, zaměřuje se na „zvýšení obnovovací frekvence“ a „optimalizaci mechanismu synchronizace“.
Základní řešení: Zvýšení obnovovací frekvence LED obrazovky
1. Když je obnovovací frekvence obrazovky LED větší nebo rovna 1000 Hz, "doba přepínání řádků" progresivního skenování se zkrátí na méně než 1 ms. Progresivní rychlost závěrky fotoaparátu (jako je běžná 1/50s nebo 1/60s) nedokáže zachytit rozdíl v jasu mezi řádky a skenovací řádky přirozeně zmizí.
2. U kamer vysílací{1}}úrovně se doporučuje, aby obnovovací frekvence obrazovky LED byla vyšší nebo rovna 7680 Hz, což může odpovídat režimu „globální závěrky“ fotoaparátu, čímž se zcela odstraní skenovací čáry a blikání.
Pomocná technologie: Synchronizace{0}}závěrky
Některé špičkové{0}}systémy ovládání LED (například Bangteng) podporují „vstup signálu závěrky fotoaparátu“. Nastavením frekvence skenování obrazovky LED v reálném čase pro synchronizaci s rychlostí závěrky fotoaparátu (jako je nastavení obnovovací frekvence LED na celočíselný násobek 500 Hz, když je rychlost závěrky 1/50 s), se dále zabrání vzorům skenování. To je vhodné pro vysoce dynamické scénáře virtuálního natáčení (jako je rychlé přibližování-a oddalování-kamery a velké-pohyby herců).
