Kontekst branżowy i opis problemu
Wraz z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi precyzji prezentacji wizualnej w wirtualnych produkcjach filmowych i telewizyjnych (XR), w profesjonalnych studiach i-przedstawieniach na dużą skalę, wyświetlacze LED stopniowo wypierają tradycyjne zielone/niebieskie ekrany, stając się głównym nośnikiem wirtualnego tła. Ich zaleta polegająca na komponowaniu-w czasie rzeczywistym polega na tym, że „dostajesz to, co widzisz”, znacznie zmniejsza koszty-postprodukcji i poprawia wydajność fotografowania.
Jednakże podczas używania sprzętu fotograficznego do fotografowania ekranów LED często pojawiają się dwie typowe „fatalne wady”: wzory mory i „wzory skanowania”. Pierwsza objawia się nieregularnymi falami wody, druga zaś w postaci poziomych czarnych pasów, bezpośrednio pogarszających jakość obrazu, a nawet uniemożliwiających wykorzystanie materiału filmowego. Stały się one kluczowymi wąskimi gardłami technicznymi ograniczającymi powszechne zastosowanie wirtualnego fotografowania LED.
Wyjaśnienie podstawowego problemu: różnice techniczne pomiędzy wzorami mory i wzorami skanowania
W praktyce można je łatwo pomylić, ale zasadniczo różnią się one pod względem cech wizualnych, mechanizmów powstawania i ścieżek rozwiązania. Szczegółowe porównanie przedstawiono w poniższej tabeli:
|
Wymiary porównawcze |
Wzór mory (wzór falowania wody) |
Linie skanowania (poziome czarne paski) |
|
Cechy wizualne |
Nieregularny łuk/siatka-podobna do dyfuzji, kolor zmienia się w zależności od kąta/parametrów fotografowania |
Naprawiono poziome czarne paski, odstęp między paskami zmienia się w zależności od częstotliwości odświeżania, bez zakłóceń kolorów. |
|
Niezbędny mechanizm |
Zjawisko interferencji pomiędzy dwoma okresowymi układami pikseli (piksele ekranu LED a piksele czujnika aparatu) |
Odchylenie synchronizacji spowodowane niedopasowaniem czasu otwarcia migawki aparatu i częstotliwości skanowania progresywnego ekranu LED |
|
Wyzwalacz rdzenia |
1. Niewystarczająca częstotliwość odświeżania ekranu LED; 2. Niedopasowanie parametrów kamery (przysłona, odległość od obiektu, ogniskowa) i gęstość pikseli LED; 3. Kąt pomiędzy układami pikseli obu urządzeń jest bliski 0 stopni. |
1. Częstotliwość odświeżania ekranu LED < 1000 Hz (napęd ze skanowaniem progresywnym); 2. Aparat wykorzystuje migawkę progresywną. |
|
Nieporozumienia branżowe |
„Można to wyleczyć, po prostu regulując kąt kamery” (w rzeczywistości może to jedynie złagodzić objawy, a nie je wyeliminować). |
„Migotanie jest niewidoczne dla ludzkiego oka, co oznacza, że nie ma wzorca skanowania” (częstotliwość próbkowania migawki aparatu i częstotliwość skanowania diody LED nie są zsynchronizowane, więc gołym okiem nie można go dostrzec, ale aparat może je uchwycić). |
Ukierunkowane rozwiązania: ścieżka technologiczna od „ulgi” do „leczenia”
Rozwiązanie z efektem mory:-podwójna optymalizacja końcowa, w której rdzeniem jest ekran wyświetlacza
Strona sprzętu strzeleckiego: regulacja parametrów (środki łagodzące)
Zasada: Zmieniając względną relację siatki między kamerą a ekranem LED, system szuka kombinacji parametrów z najsłabszymi zakłóceniami, przede wszystkim unikając zakresu rezonansu dwóch częstotliwości/kątów matrycy pikseli. Konkretna metoda działania i logika techniczna są następujące:
|
Dostosuj parametry |
Sugestie operacyjne |
Logika techniczna |
|
Otwór |
Priorytetowo traktuj duże przysłony (takie jak F2,8–F4,0) i unikaj małych przysłon (F8,0 i więcej). |
Duża przysłona skutkuje płytką głębią ostrości, rozmyciem krawędzi pikseli LED na matrycy aparatu i redukcją okresowych zakłóceń; mała przysłona zapewnia głęboką głębię ostrości, ostre obrazy w pikselach i zwiększoną interferencję. |
|
Odległość obiektu |
Dostosuj odległość między kamerą a ekranem LED (np. zwiększ z 4 m do 6 m), aby uniknąć stałej odległości od obiektu. |
Zmiany odległości obiektu zmieniają „rozstaw pikseli obrazu” pikseli LED na czujniku. Gdy odstęp nie jest całkowitą wielokrotnością odstępu pikseli czujnika, zakłócenia słabną. |
|
Ogniskowa |
Unikaj używania teleobiektywów (takich jak 105 mm) i preferuj szerokie-kąty zamiast standardowych ogniskowych (24–50 mm). |
Teleobiektywy wzmacniają okresowość układu pikseli LED, zwiększając zakłócenia; Obiektywy-szerokokątne oferują szersze pole widzenia, zmniejszając gęstość pikseli w obrazie, a tym samym osłabiając zakłócenia. |
|
Kąt fotografowania |
Ustaw kąt pomiędzy osią optyczną aparatu a normalnym kątem ekranu LED wynoszącym 5 stopni -15 stopni (fotografowanie nieprostopadłe). |
Zmieniając kąt pomiędzy dwoma układami pikseli, stan „rezonansu równoległego” zostaje przerwany, redukując powstawanie prążków interferencyjnych z naprzemiennymi jasnymi i ciemnymi obszarami. |
Ograniczenia: to rozwiązanie może jedynie „złagodzić” wzór mory i nakłada wiele ograniczeń na fotografowanie,-takich jak niezdolność dużej przysłony do spełnienia wymagań dotyczących głębi--ostrości (aktorzy na pierwszym planie i ekrany LED w tle muszą być wyraźnie uchwyceni), a nie-prostopadły kąt zakłóca relację perspektywiczną wirtualnej sceny. Ma niską funkcjonalność w rzeczywistym strzelaniu i nie może być stosowany jako rozwiązanie radykalne.
Ekran wyświetlacza: innowacja technologiczna (rozwiązanie pierwotnej przyczyny)
Zasada: zaczynając od źródła mory (okresowość i częstotliwość odświeżania samego ekranu LED), wyeliminowanie „źródła zakłóceń” poprzez zwiększenie częstotliwości odświeżania i optymalizację struktury pikseli jest-uznanym w branży rozwiązaniem.
Podstawowe wymagania techniczne są następujące:
1. Bardzo-wysoka częstotliwość odświeżania: częstotliwość odświeżania ekranu LED musi być większa lub równa 7680 Hz (termin branżowy „szybka-częstotliwość odświeżania”). Zwiększając częstotliwość wyjściową sygnału układu scalonego sterownika, cykl włączania/wyłączania pikseli LED jest znacznie szybszy niż cykl próbkowania migawki aparatu, osłabiając podstawę okresowych zakłóceń.
2. Optymalizacja gęstości pikseli: technologie pakowania o dużej-gęstości, takie jak MiniCOB (np. rozstaw pikseli P1.2 i mniejszy), są stosowane w celu zmniejszenia rozstawu pikseli diody LED, dzięki czemu „częstotliwość okresowa” układu pikseli jest znacznie odległa od częstotliwości pikseli czujnika aparatu (np. pełno-kamera pełnoklatkowa z około 60 megapikselami ma częstotliwość około 200 dpi), co pozwala uniknąć rezonansu na poziomie częstotliwości.
3. Napęd-bez migotania: „Technologia-bez migotania PWM (modulacja szerokości impulsu) bez migotania” zastępuje tradycyjny „napęd z cyklem pracy”, zapewniając ciągłą i stabilną jasność pikseli LED oraz unikając zwiększonych wzorów mory spowodowanych wahaniami jasności.
Rozwiązanie do skanowania tekstur: skupienie się na „częstotliwości odświeżania + synchronizacji migawki”
Istotą linii skanowania jest „odchylenie synchronizacji pomiędzy migawką kamery a skanowaniem progresywnym LED”. Rozwiązanie jest bardziej bezpośrednie, skupiające się na „zwiększeniu częstotliwości odświeżania” i „optymalizacji mechanizmu synchronizacji”.
Podstawowe rozwiązanie: Zwiększenie częstotliwości odświeżania ekranu LED
1. Gdy częstotliwość odświeżania ekranu LED jest większa lub równa 1000 Hz, „czas przełączania linii” skanowania progresywnego jest skracany do mniej niż 1 ms. Progresywny czas otwarcia migawki aparatu (np. 1/50 lub 1/60 s) nie jest w stanie uchwycić różnicy jasności między liniami, w związku z czym linie skanowania w naturalny sposób znikają.
2. W przypadku kamer-do transmisji telewizyjnej zaleca się, aby częstotliwość odświeżania ekranu LED była większa lub równa 7680 Hz, co może odpowiadać trybowi „globalnej migawki” kamery, całkowicie eliminując linie skanowania i migotanie.
Technologia pomocnicza: migawka-Odśwież synchronizację
Niektóre wysokiej klasy-systemy sterowania diodami LED (takie jak Bangteng) obsługują „wejście sygnału migawki aparatu”. Dostosowując częstotliwość skanowania ekranu LED w czasie rzeczywistym, aby zsynchronizować się z czasem otwarcia migawki aparatu (np. ustawiając częstotliwość odświeżania LED na całkowitą wielokrotność 500 Hz, gdy czas otwarcia migawki wynosi 1/50 s), można jeszcze bardziej uniknąć wzorców skanowania. Jest to odpowiednie w przypadku scenariuszy filmów wirtualnych o dużej dynamice (takich jak szybkie-przybliżanie i pomniejszanie-aparatu oraz ruchy aktorów-na dużą skalę).
