Technická analýza a riešenia pre moiré a skenovacie vzory v LED fotografii

Pozadie odvetvia a vyhlásenie o probléme

S rastúcimi požiadavkami na presnosť vizuálnej prezentácie vo filmovej a televíznej virtuálnej produkcii (XR), v profesionálnych štúdiách a vo veľkých{0}}výkonoch LED displeje postupne nahradili tradičné zeleno-modré obrazovky a stali sa hlavným nositeľom virtuálneho pozadia natáčania. Ich výhoda „to, čo vidíte, je to, čo dostanete“-v reálnom čase, výrazne znižuje post{3}}výrobné náklady a zvyšuje efektivitu snímania.

Pri použití fotografického vybavenia na snímanie LED obrazoviek sa však často objavujú dva typické „fatálne chyby“: moaré vzory a „skenovacie vzory“. Prvý sa prejavuje ako nepravidelné vlnenie vody, zatiaľ čo druhý sa javí ako horizontálne čierne pruhy, ktoré priamo poškodzujú kvalitu obrazu a dokonca robia záznam nepoužiteľným. Tieto sa stali kľúčovými technickými prekážkami, ktoré obmedzujú rozšírené prijatie virtuálneho snímania pomocou LED.

Objasnenie základného problému: Technické rozdiely medzi vzormi moaré a vzormi skenovania

V praxi sa tieto dve veci ľahko zamieňajú, ale zásadne sa líšia z hľadiska vizuálnych charakteristík, mechanizmov formovania a ciest riešenia. Podrobné porovnanie je uvedené v tabuľke nižšie:

Porovnávacie rozmery	Moiré vzor (vodný vzor)	Skenovanie čiar (horizontálne čierne pruhy)
Vizuálne vlastnosti	Nepravidelný oblúk/mriežka-ako difúzia, farba sa mení podľa uhla/parametrov snímania	Opravené vodorovné čierne pruhy, rozstup pruhov sa mení s obnovovacou frekvenciou, bez rušenia farieb.
Základný mechanizmus	Fenomén rušenia medzi dvoma periodickými pixelovými poľami (pixely LED obrazovky vs. pixely snímača fotoaparátu)	Synchronizačná odchýlka spôsobená nesúladom medzi rýchlosťou uzávierky fotoaparátu a frekvenciou progresívneho snímania obrazovky LED
Spúšť jadra	1. Nedostatočná obnovovacia frekvencia LED obrazovky; 2. Nezhoda medzi parametrami fotoaparátu (clona, vzdialenosť objektu, ohnisková vzdialenosť) a hustotou pixelov LED; 3. Uhol medzi pixelovými poľami dvoch zariadení je blízky 0 stupňom.	1. Obnovovacia frekvencia LED obrazovky < 1000 Hz (pohon s progresívnym snímaním); 2. Fotoaparát používa progresívnu uzávierku.
Mylné predstavy v odvetví	"Dá sa vyliečiť jednoducho nastavením uhla kamery" (V skutočnosti môže len zmierniť príznaky, nie ich odstrániť).	„Blikanie je pre ľudské oko neviditeľné, čo znamená, že neexistuje žiadny vzor skenovania“ (vzorkovacia frekvencia uzávierky fotoaparátu a frekvencia snímania LED diódy nie sú synchronizované, takže ho voľným okom nedokáže vnímať, ale fotoaparát ho dokáže zachytiť).

12356

Cielené riešenia: Technologická cesta od „úľavy“ k „liečbe“

Riešenie moaré vzoru: Duálna{0}}optimalizácia konca, pričom základom je obrazovka

Strana streleckého vybavenia: Úprava parametrov (zmierňujúce opatrenia)

Princíp: Zmenou relatívneho vzťahu mriežky medzi kamerou a obrazovkou LED systém hľadá kombináciu parametrov s najslabším rušením, predovšetkým tým, že sa vyhýba rezonančnému rozsahu dvoch frekvencií/uhlov poľa pixelov. Špecifická prevádzková metóda a technická logika sú nasledovné:

Upravte parametre	Prevádzkové návrhy	Technická logika
Clona	Uprednostnite používanie veľkých clonových čísel (napríklad F2,8 – F4,0) a vyhnite sa malým clonovým číslam (F8,0 a viac).	Veľká clona má za následok malú hĺbku ostrosti, rozmazanie okrajov LED pixelov na snímači fotoaparátu a zníženie periodického rušenia; malá clona má za následok hlbokú hĺbku ostrosti, ostré obrázky pixelov a zvýšenú interferenciu.
Vzdialenosť objektu	Upravte vzdialenosť medzi kamerou a obrazovkou LED (napr. zväčšite zo 4 m na 6 m), aby ste sa vyhli pevnej vzdialenosti objektu.	Zmeny vo vzdialenosti objektu menia „rozstup obrazových bodov“ pixelov LED na snímači. Keď rozstup nie je celočíselným násobkom rozstupu pixelov snímača, rušenie sa oslabí.
Ohnisková vzdialenosť	Vyhnite sa používaniu teleobjektívov (napríklad 105 mm) a uprednostňujte širokouhlý-uhol pred štandardnými ohniskovými vzdialenosťami (24 mm – 50 mm).	Teleobjektívy zosilňujú periodicitu poľa pixelov LED, čím sa zhoršuje rušenie; širokouhlé-šošovky ponúkajú širšie zorné pole, čím sa znižuje hustota pixelov v obraze, čím sa znižuje rušenie.
Uhol streľby	Uhol medzi optickou osou fotoaparátu a obrazovkou LED urobte normálnych 5 stupňov -15 stupňov (nekolmé snímanie).	Zmenou uhla medzi dvoma pixelovými poľami sa preruší stav „paralelnej rezonancie“, čím sa zníži tvorba interferenčných prúžkov so striedajúcimi sa svetlými a tmavými oblasťami.

Obmedzenia: Toto riešenie môže iba „zmierniť“ vzory moaré a ukladá viacero obmedzení pri snímaní-, ako je neschopnosť veľkej clony splniť požiadavky na hĺbku--poľa (je potrebné jasne zachytiť hercov v popredí a obrazovky LED v pozadí) a -nekolmý uhol narúša perspektívny vzťah virtuálnej scény. Má nízku prevádzkyschopnosť pri skutočnej streľbe a nedá sa použiť ako radikálne riešenie.

Obrazovka: Technologická inovácia (Riešenie hlavnej príčiny)

Princíp: Vychádzajúc zo zdroja vzorov moaré (periodicita a obnovovacia frekvencia samotnej obrazovky LED), eliminácia „zdroja rušenia“ zvýšením obnovovacej frekvencie a optimalizáciou štruktúry pixelov je v tomto odvetví-uznávaným riešením.

Základné technické požiadavky sú nasledovné:

1. Mimoriadne-vysoká obnovovacia frekvencia: Obnovovacia frekvencia obrazovky LED musí byť väčšia alebo rovná 7680 Hz (odvetvový termín „obnovovacia frekvencia-výstrelu“). Zvýšením výstupnej frekvencie signálu ovládača IC je cyklus zapnutia/vypnutia LED pixelov oveľa rýchlejší ako cyklus vzorkovania uzávierky fotoaparátu, čím sa oslabí základ pre periodické rušenie.

2. Optimalizácia hustoty pixelov: Technológie balenia s vysokou{1}}hustotou, ako je MiniCOB (napr. rozstup pixelov P1.2 a nižšie), sa používajú na zníženie rozstupu pixelov LED, čím sa „periodická frekvencia“ poľa pixelov výrazne vzďaľuje od frekvencie pixelov snímača fotoaparátu (napr. plnoformátový fotoaparát s približne 60 megapixelmi), čím sa zabráni frekvencii 0. frekvencie jasu na úrovni približne 20

3. Pohon-bez blikania: „Technológia{2}}bez blikania PWM (Pulse Width Modulation)“ sa používa na nahradenie tradičného pohonu „duty cycle drive“, ktorý zabezpečuje nepretržitý a stabilný výstup jasu pixelov LED a zabraňuje zvýšenému moaré v dôsledku kolísania jasu.

Riešenie skenovania textúry: Zameranie na „Obnovovacia frekvencia + synchronizácia uzávierky“

Podstatou skenovacích línií je „synchronizačná odchýlka medzi uzávierkou fotoaparátu a LED progresívnym skenovaním“. Riešenie je priamejšie, zameriava sa na „zvýšenie obnovovacej frekvencie“ a „optimalizáciu mechanizmu synchronizácie“.

Základné riešenie: Zvýšenie obnovovacej frekvencie LED obrazovky

1. Keď je obnovovacia frekvencia LED obrazovky väčšia alebo rovná 1000 Hz, "čas prepínania riadkov" progresívneho snímania sa skráti na menej ako 1 ms. Progresívna rýchlosť uzávierky fotoaparátu (napríklad bežná 1/50 s alebo 1/60 s) nedokáže zachytiť rozdiel jasu medzi čiarami a skenovacie čiary prirodzene zmiznú.

2. V prípade kamier vysielacej{1}}triedy sa odporúča, aby obnovovacia frekvencia obrazovky LED bola väčšia alebo rovná 7680 Hz, čo sa môže zhodovať s režimom „globálnej uzávierky“ fotoaparátu, čím sa úplne eliminujú skenovacie čiary a blikanie.

Pomocná technológia: uzávierka-Obnovenie synchronizácie

Niektoré špičkové{0}}riadiace systémy LED (napríklad Bangteng) podporujú „vstup signálu uzávierky fotoaparátu“. Nastavením frekvencie skenovania obrazovky LED v reálnom čase na synchronizáciu s rýchlosťou uzávierky fotoaparátu (napríklad nastavením obnovovacej frekvencie LED na celočíselný násobok 500 Hz, keď je rýchlosť uzávierky 1/50 s), sa ďalej zabráni vzorom skenovania. Je to vhodné pre vysoko dynamické scenáre virtuálneho snímania (ako je rýchle priblíženie-a oddialenie{7}}kamery a veľké-pohyby hercov).