Keď sa na kamere objaví LED displej, niekedy vytvára nežiaduci vzor vlniacich sa pásov alebo vĺn cez obraz-čo je vizuálny artefakt, ktorý môže byť rušivý alebo dokonca nepoužiteľný vo vysielanom a nafilmovanom obsahu. Tento interferenčný vzor sa nazýva efekt moaré a je to opakujúca sa technická výzva pre každého, kto používa LED obrazovky v prostrediach, kde sú prítomné kamery: televízne štúdiá, virtuálne výrobné pódiá, živé prenosy podujatí a firemné prezentácie.
Tento článok vysvetľuje základnú príčinu moaré efektu, parametre zobrazenia, ktoré ho ovplyvňujú, a praktické kroky, ktoré môžu operátori a inžinieri podniknúť na jeho zníženie alebo odstránenie.
Čo spôsobuje efekt moaré?
Moaré efekt vzniká interakciou medzi dvoma nezávislými periodickými štruktúrami. LED displej je postavený na pravidelnej mriežke pixelov, z ktorých každý vyžaruje svetlo s pevným rozstupom. Snímač fotoaparátu je štruktúrovaný podobne-jeho časti fotografií (pixely) sú usporiadané v riadkoch a stĺpcoch v pevnom rozostupe, ktorý sa riadi rozlíšením snímača a použitým objektívom.
Keď sú tieto dve mriežky fotografované v určitých vzdialenostiach, uhloch alebo úrovniach priblíženia, ich príslušné rozstupy vytvárajú interferenčný vzor aliasingu. Výsledkom je séria pásov, kriviek alebo vĺn rybej kosti, ktoré na fyzickej scéne neexistujú. Účinok je výraznejší, keď sa priestorová frekvencia mriežky LED pixelov tesne zhoduje s priestorovou frekvenciou snímača fotoaparátu.
Kľúčové premenné sú:
- Rozstup pixelov LED displeja- jemnejšie rozstupy znižujú pravdepodobnosť rušenia s bežnými rozlíšeniami kamier, ale neodstraňujú ho úplne.
- Rozlíšenie a veľkosť snímača fotoaparátuSnímače s - vyšším{1}} rozlíšením vzorkujú viac detailov, čo môže zosilniť aliasing v blízkosti Nyquistovej frekvencie.
- Ohnisková vzdialenosť a clona objektívu- dlhšia ohnisková vzdialenosť stlačí mriežku pixelov, čím sa zvýši hustota pixelov LED v zachytenej snímke; širšia clona zjemňuje mriežku prostredníctvom rozmazania hĺbky--pola.
- Vzdialenosť a uhol obrazovky-od{1}}obrazovkyÚprava - môže posunúť vzťah medzi dvoma priestorovými frekvenciami a zmeniť alebo odstrániť vzor moaré.
- Obnovovacia frekvencia LED displeja- ak obnovovacia frekvencia displeja nie je synchronizovaná s rýchlosťou uzávierky alebo snímkovou frekvenciou fotoaparátu, okrem moaré sa môžu objaviť aj horizontálne pruhy (skenovacie čiary).
Zobraziť-vedľajšie faktory, ktoré treba zvážiť
Pri výbere alebo konfigurácii LED displeja pre aplikácie orientované na fotoaparát- majú nasledujúce parametre priamy vplyv na riziko moaré:
1. Rozstup pixelov
Jemnejšie rozstup pixelov znamená viac pixelov na jednotku plochy. Keď je mriežka pixelov LED podstatne hustejšia, než čo dokáže rozlíšiť objektív fotoaparátu pri danej ohniskovej vzdialenosti, mriežka sa stane opticky „neviditeľnou“ a moaré sa nemôže vytvoriť. Pre štúdiové a virtuálne produkčné aplikácie sú všeobecne preferované panely s rozstupom pixelov pod 2,5 mm. Výber jemnejšieho rozstupu, aby sa predišlo moaré, je však kompromisom-menšie rozstupy pixelov prinášajú vyššie náklady na-panel a väčšia hĺbka ostrosti zo širokých otvorov používaných vo virtuálnej produkcii môže čiastočne kompenzovať výhodu úzkej clony.
2. Obnovovacia frekvencia
Displeje LED používané v kontexte vysielania by mali fungovať s dostatočne vysokou obnovovacou frekvenciou, aby sa zabránilo interakcii s nastaveniami uzávierky fotoaparátu. Obnovovacia frekvencia 3 840 Hz alebo vyššia sa bežne odporúča na snímanie bez blikania- pri štandardných snímkových frekvenciách (24, 25, 30, 50, 60 snímok za sekundu). Nižšie obnovovacie frekvencie môžu na nasnímanom obrázku vytvoriť viditeľné tmavé pruhy, keď je uzávierka fotoaparátu rýchlejšia ako cyklus skenovania displeja.
3. Rovinnosť panelu a zarovnanie švov
Fyzické švy medzi LED skrinkami vytvárajú sekundárny periodický vzor. Ak skrinky nie sú presne zarovnané-najmä vo veľkých konfiguráciách s viacerými{2}}panelmi{3}}, výsledná mriežka švov môže interagovať so snímačom fotoaparátu a vytvoriť tak vzor moaré s nižšou{4}}frekvenciou nezávisle od rozstupu pixelov.
Kamera-Bočné a prevádzkové zmiernenia
Riešenie moaré sa zriedka obmedzuje len na výber hardvéru. Úpravy na-priebehu a prevádzkové úpravy zohrávajú rovnako dôležitú úlohu:
Upravte uhol a polohu kamery
Otočenie kamery alebo steny LED dokonca o 1–3 stupne vzhľadom na ich paralelné zarovnanie môže narušiť pravidelný fázový vzťah medzi dvoma mriežkami. Toto je jedna z najjednoduchších a okamžite dostupných úprav.
Zmeňte ohniskovú vzdialenosť alebo vzdialenosť
Približovaním alebo odďaľovaním sa mení počet pixelov LED namapovaných na snímač, čím sa mení interakcia medzi priestorovými frekvenciami. Porovnateľný efekt dosiahnete posunutím fotoaparátu bližšie alebo ďalej. Často postačuje malá zmena priblíženia o niekoľko percent alebo mierne premiestnenie.
Použite difúzny alebo nízky{0}kontrastný filter
Filtre šošoviek, ktoré zavádzajú miernu difúziu, zmäkčujú tvrdé hranice každého LED pixelu zachyteného snímačom, čím efektívne znižujú priestorovú frekvenciu mriežky z pohľadu kamery. Tento prístup sa používa vo virtuálnej produkcii a prostrediach štúdií, kde to estetika umožňuje.
Prispôsobte uhol uzávierky obnovovacej frekvencii
Pri snímaní videa nastavením uhla uzávierky fotoaparátu tak, aby bol zarovnaný s obnovovacím cyklom displeja, zabránite snímaniu riadkov na paneli LED uprostred-cyklu. Pri 3 840 Hz so 180-stupňovou uzávierkou je to jednoduché pri väčšine štandardných snímkových frekvencií. Pri nižších obnovovacích frekvenciách si nájdenie kompatibilného uhla uzávierky vyžaduje výpočet.
Použiť v -Camera Anti-Aliasing alebo Post{2}}spracovanie
Niektoré kamerové systémy umožňujú softvérové vyhladzovanie-pri snímaní. V post-produkcii môže cielené frekvenčné{3}}filtrovanie domén znížiť moaré artefakty v archivovaných záznamoch, aj keď je lepšie riešiť problém pri zdroji.
Zhrnutie
Moaré efekt v aplikáciách LED displejov je predvídateľným dôsledkom dvoch prekrývajúcich sa periodických štruktúr. Jeho závažnosť závisí od vzťahu medzi rozstupom pixelov, rozlíšením snímača fotoaparátu, nastavením objektívu a geometriou zobrazenia. Praktické zmiernenie kombinuje možnosti hardvéru-jemné rozstupy pixelov, vysokú obnovovaciu frekvenciu, presné zarovnanie panelov-s-nastaveniami, ako je uhol kamery, ohnisková vzdialenosť a nastavenia uzávierky. Pochopenie týchto interakcií pomáha operátorom dospieť k funkčnej konfigurácii pre väčšinu scenárov vysielania a živých udalostí bez toho, aby v deň produkcie vyžadovali pokus-a{7}}riešenie chýb.