Pozadina industrije i izjava o problemu
Uz sve veće zahtjeve za preciznošću vizualne prezentacije u filmskoj i televizijskoj virtualnoj produkciji (XR), profesionalnim studijima i -izvedbama velikih razmjera, LED zasloni postupno su zamijenili tradicionalne zelene/plave zaslone, postavši temeljni nosač za virtualne pozadine snimanja. Njihova prednost komponiranja u stvarnom-vremenu "ono što vidiš to i dobiješ" značajno smanjuje troškove post-produkcije i poboljšava učinkovitost snimanja.
Međutim, kada se koristi fotografska oprema za snimanje LED zaslona, često se pojavljuju dva tipična "fatalna nedostatka": moiré uzorci i "skenirajući uzorci". Prvi se očituje kao nepravilna smetnja valova vode, dok se drugi pojavljuje kao vodoravne crne pruge, izravno oštećujući kvalitetu slike, pa čak i čineći snimku neupotrebljivom. To su postala ključna tehnička uska grla koja ograničavaju široku primjenu LED virtualnog snimanja.
Razjašnjavanje temeljnog pitanja: tehničke razlike između moiré uzoraka i uzoraka skeniranja
U praksi se njih dvoje lako miješaju, ali su bitno različiti u smislu vizualnih karakteristika, mehanizama formiranja i putova rješenja. Detaljna usporedba prikazana je u tablici u nastavku:
|
Usporedne dimenzije |
Moiré uzorak (vodeni mreškasti uzorak) |
Linije skeniranja (vodoravne crne pruge) |
|
Vizualne značajke |
Nepravilni luk/mreža-poput difuzije, boja varira ovisno o kutu snimanja/parametrima |
Fiksne vodoravne crne pruge, razmak između pruga ovisi o brzini osvježavanja, bez smetnji u boji. |
|
Osnovni mehanizam |
Fenomen interferencije između dva periodična niza piksela (pikseli LED zaslona u odnosu na piksele senzora kamere) |
Odstupanje sinkronizacije uzrokovano neusklađenošću između brzine zatvarača fotoaparata i frekvencije progresivnog skeniranja LED zaslona |
|
Okidač jezgre |
1. Nedovoljna brzina osvježavanja LED zaslona; 2. Neusklađenost između parametara kamere (otvor blende, udaljenost objekta, žarišna duljina) i gustoće LED piksela; 3. Kut između nizova piksela dva uređaja je blizu 0 stupnjeva. |
1. Brzina osvježavanja LED zaslona < 1000Hz (pogon progresivnog skeniranja); 2. Kamera koristi progresivni zatvarač. |
|
Zablude u industriji |
"Može se izliječiti jednostavnim podešavanjem kuta kamere" (U stvarnosti, može samo ublažiti simptome, ne i ukloniti ih). |
"Treperenje je nevidljivo ljudskom oku, što znači da nema obrasca skeniranja" (frekvencija uzorkovanja zatvarača kamere i frekvencija skeniranja LED dioda nisu sinkronizirane, tako da ih golo oko ne može uočiti, ali kamera može uhvatiti). |
Ciljana rješenja: tehnološki put od "olakšanja" do "liječenja"
Rješenje za moiré uzorak: Dvostruka-optimizacija, sa zaslonom kao jezgrom
Strana opreme za snimanje: podešavanje parametara (mjere ublažavanja)
Princip: Mijenjanjem relativnog odnosa rešetke između kamere i LED zaslona, sustav traži kombinaciju parametara s najslabijim smetnjama, prvenstveno izbjegavanjem rezonantnog raspona frekvencija/kutova niza piksela. Specifična metoda rada i tehnička logika su sljedeći:
|
Podesite parametre |
Operativni prijedlozi |
Tehnička logika |
|
Otvor |
Dajte prednost korištenju velikih otvora blende (kao što je F2.8-F4.0) i izbjegavajte male otvore blende (F8.0 i više). |
Veliki otvor blende rezultira malom dubinom polja, zamućujući rubove LED piksela na senzoru kamere i smanjujući povremene smetnje; mali otvor blende rezultira dubokom dubinom polja, oštrim slikama piksela i povećanim smetnjama. |
|
Udaljenost objekta |
Prilagodite udaljenost između kamere i LED zaslona (npr. povećajte s 4 m na 6 m) kako biste izbjegli fiksnu udaljenost objekta. |
Promjene u udaljenosti objekta mijenjaju "razmak slikovnih piksela" LED piksela na senzoru. Kada korak nije cijeli višekratnik koraka piksela senzora, smetnje slabe. |
|
Žarišna duljina |
Izbjegavajte korištenje teleobjektiva (kao što je 105 mm) i dajte prednost širokokutnim-standardnim žarišnim duljinama (24 mm-50 mm). |
Telefoto leće pojačavaju periodičnost niza LED piksela, pogoršavajući smetnje; širokokutne- leće nude šire vidno polje, smanjujući gustoću piksela na slici i time slabeći smetnje. |
|
Kut snimanja |
Napravite kut između optičke osi kamere i normalnih 5 stupnjeva LED zaslona -15 stupnjeva (snimanje koje nije okomito). |
Promjenom kuta između dva niza piksela prekida se stanje "paralelne rezonancije", smanjujući stvaranje interferencijskih rubova s izmjeničnim svijetlim i tamnim područjima. |
Ograničenja: ovo rješenje može samo "ublažiti" moiré uzorke i nameće višestruka ograničenja pri snimanju-kao što je nemogućnost velikog otvora blende da zadovolji zahtjeve-o-polja (glumci u prednjem planu i LED zasloni u pozadini moraju biti jasno snimljeni), a ne-okomiti kut remeti odnos perspektive virtualne scene. Ima nisku operativnost u stvarnom snimanju i ne može se koristiti kao radikalno rješenje.
Zaslon: tehnološke inovacije (rješenje temeljnog uzroka)
Načelo: Polazeći od izvora moiré uzoraka (periodičnost i brzina osvježavanja samog LED zaslona), eliminacija "izvora smetnji" povećanjem stope osvježavanja i optimizacijom strukture piksela industrijsko je-priznato rješenje.
Osnovni tehnički zahtjevi su sljedeći:
1. Ultra-visoka stopa osvježavanja: brzina osvježavanja LED zaslona mora biti veća od ili jednaka 7680 Hz (industrijski izraz "stopa osvježavanja-stupnjeva snimanja"). Povećanjem izlazne frekvencije signala pogonskog IC-a, ciklus uključivanja/isključivanja LED piksela puno je brži od ciklusa uzorkovanja zatvarača kamere, slabeći osnovu za periodične smetnje.
2. Optimizacija gustoće piksela: Tehnologije pakiranja visoke -gustoće kao što je MiniCOB (npr. razmak piksela P1.2 i niže) koriste se za smanjenje razmaka LED piksela, čineći "periodičku frekvenciju" niza piksela daleko od frekvencije piksela senzora kamere (npr. kamera s punim-kadrom s približno 60 megapiksela ima frekvenciju od približno 200 dpi), čime se izbjegava rezonancija na razini frekvencije.
3. Pogon bez-treperenja: "PWM (Pulse Width Modulation)-tehnologija bez treperenja" koristi se za zamjenu tradicionalnog "pogona radnog ciklusa", osiguravajući kontinuiranu i stabilnu izlaznu svjetlinu LED piksela i izbjegavajući povećane moiré uzorke zbog fluktuacija svjetline.
Rješenje za skeniranje teksture: fokusiranje na "brzinu osvježavanja + sinkronizaciju zatvarača"
Bit linija skeniranja je "odstupanje sinkronizacije između zatvarača kamere i LED progresivnog skeniranja". Rješenje je izravnije, fokusirano je na "povećanje brzine osvježavanja" i "optimiziranje mehanizma sinkronizacije".
Osnovno rješenje: Povećanje brzine osvježavanja LED zaslona
1. Kada je brzina osvježavanja LED zaslona veća ili jednaka 1000Hz, "vrijeme prebacivanja linije" progresivnog skeniranja skraćuje se na manje od 1ms. Progresivna brzina zatvarača fotoaparata (kao što je uobičajena 1/50 s ili 1/60 s) ne može uhvatiti razliku u svjetlini između linija, a linije skeniranja prirodno nestaju.
2. Za kamere-razreda emitiranja, preporučuje se da brzina osvježavanja LED zaslona bude veća od ili jednaka 7680Hz, što može odgovarati načinu rada "globalnog zatvarača" kamere, potpuno eliminirajući linije skeniranja i treperenje.
Pomoćna tehnologija: Shutter-Sinkronizacija osvježavanja
Neki vrhunski LED kontrolni sustavi (kao što je Bangteng) podržavaju "ulaz signala okidača kamere". Podešavanjem frekvencije skeniranja LED zaslona u stvarnom vremenu radi sinkronizacije s brzinom zatvarača kamere (kao što je postavljanje stope osvježavanja LED-a na cjelobrojni višekratnik od 500 Hz kada je brzina zatvarača 1/50 s), dodatno se izbjegavaju uzorci skeniranja. Ovo je prikladno za scenarije virtualnog snimanja s visokom dinamikom (kao što je brzo zumiranje-kamere-udaljavanje i-pokreti glumaca velikih razmjera).
