Contexte de l’industrie et énoncé du problème
Face aux exigences croissantes en matière de précision de présentation visuelle dans la production virtuelle (XR) cinématographique et télévisuelle, dans les studios professionnels et dans les performances-à grande échelle, les écrans LED ont progressivement remplacé les écrans verts/bleus traditionnels, devenant ainsi le principal support pour les arrière-plans de tournage virtuels. Leur avantage de composition en temps réel : "ce que vous voyez est ce que vous obtenez" réduit considérablement les coûts de post-production et améliore l'efficacité du tournage.
Cependant, lors de l'utilisation d'équipement photographique pour photographier des écrans LED, deux « défauts fatals » typiques apparaissent souvent : les motifs de moiré et les « motifs de numérisation ». Le premier se manifeste par des interférences irrégulières d’ondulation de l’eau, tandis que le second apparaît sous la forme de bandes noires horizontales, endommageant directement la qualité de l’image et rendant même les images inutilisables. Ces problèmes sont devenus des obstacles techniques majeurs qui limitent l’adoption généralisée de la prise de vue virtuelle LED.
Clarifier le problème principal : les différences techniques entre les motifs de moiré et les motifs de numérisation
En pratique, les deux se confondent facilement, mais ils sont fondamentalement différents en termes de caractéristiques visuelles, de mécanismes de formation et de chemins de solution. Une comparaison détaillée est présentée dans le tableau ci-dessous :
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Dimensions de comparaison |
Motif moiré (motif d'ondulation de l'eau) |
Lignes de numérisation (bandes noires horizontales) |
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Caractéristiques visuelles |
Arc/grille irrégulier-comme la diffusion, la couleur varie en fonction de l'angle/des paramètres de prise de vue |
Rayures noires horizontales fixes, l'espacement des rayures varie en fonction du taux de rafraîchissement, sans interférence de couleur. |
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Mécanisme essentiel |
Phénomène d'interférence entre deux matrices de pixels périodiques (pixels de l'écran LED vs pixels du capteur de la caméra) |
Déviation de synchronisation causée par une inadéquation entre la vitesse d'obturation de l'appareil photo et la fréquence de balayage progressif de l'écran LED |
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Déclencheur principal |
1. Taux de rafraîchissement de l’écran LED insuffisant ; 2. Inadéquation entre les paramètres de la caméra (ouverture, distance de l'objet, distance focale) et la densité de pixels LED ; 3. L'angle entre les réseaux de pixels des deux appareils est proche de 0Degré. |
1. Taux de rafraîchissement de l'écran LED < 1 000 Hz (lecteur à balayage progressif) ; 2. L'appareil photo utilise un obturateur progressif. |
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Idées fausses de l’industrie |
"Il peut être guéri simplement en ajustant l'angle de la caméra" (en réalité, cela ne peut que soulager les symptômes, pas les éliminer). |
"Le scintillement est invisible à l'œil humain, ce qui signifie qu'il n'y a pas de motif de balayage" (la fréquence d'échantillonnage de l'obturateur de la caméra et la fréquence de balayage des LED ne sont pas synchronisées, donc l'œil nu ne peut pas le percevoir, mais la caméra peut le capturer). |
Solutions ciblées : un chemin technologique du « soulagement » au « guérison »
Solution de motif moiré : optimisation à double-extrémité, avec l'écran d'affichage comme noyau
Côté équipement de tir : ajustement des paramètres (mesures d’atténuation)
Principe : en modifiant la relation relative du réseau entre la caméra et l'écran LED, le système recherche la combinaison de paramètres présentant l'interférence la plus faible, principalement en évitant la plage de résonance des fréquences/angles du réseau de deux pixels. Le mode de fonctionnement spécifique et la logique technique sont les suivants :
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Ajuster les paramètres |
Suggestions opérationnelles |
Logique technique |
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Ouverture |
Privilégiez les grandes ouvertures (telles que F2.8-F4.0) et évitez les petites ouvertures (F8.0 et supérieures). |
Une grande ouverture entraîne une faible profondeur de champ, brouillant les bords des pixels LED du capteur de l'appareil photo et réduisant les interférences périodiques ; une petite ouverture entraîne une profondeur de champ profonde, des images en pixels nettes et une interférence accrue. |
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Distance de l'objet |
Ajustez la distance entre la caméra et l'écran LED (par exemple, augmentez de 4 m à 6 m) pour éviter une distance d'objet fixe. |
Les changements de distance de l'objet modifient le « pas des pixels d'imagerie » des pixels LED sur le capteur. Lorsque le pas n’est pas un multiple entier du pas du pixel du capteur, les interférences s’affaiblissent. |
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Distance focale |
Évitez d'utiliser des téléobjectifs (tels que 105 mm) et privilégiez le grand angle-aux focales standards (24 mm-50 mm). |
Les téléobjectifs amplifient la périodicité du réseau de pixels LED, exacerbant les interférences ; Les objectifs grand-angle offrent un champ de vision plus large, réduisant la densité de pixels dans l'image et atténuant ainsi les interférences. |
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Angle de prise de vue |
Faites l'angle entre l'axe optique de la caméra et l'angle normal de 5 degrés -15 degrés de l'écran LED (prise de vue non perpendiculaire). |
En modifiant l'angle entre les deux réseaux de pixels, l'état de « résonance parallèle » est rompu, réduisant ainsi la génération de franges d'interférence avec une alternance de zones claires et sombres. |
Limites : Cette solution ne peut que « atténuer » les motifs de moiré et impose de multiples limitations sur la prise de vue-telles que l'incapacité d'une grande ouverture à répondre aux exigences de profondeur de champ-de-(les acteurs de premier plan et les écrans LED d'arrière-plan doivent être clairement capturés), et l'angle non-perpendiculaire perturbe la relation de perspective de la scène virtuelle. Il a une faible opérabilité en prise de vue réelle et ne peut pas être utilisé comme solution radicale.
Écran d'affichage : Innovation technologique (solution à la cause profonde)
Principe : Partir de la source des motifs de moiré (la périodicité et le taux de rafraîchissement de l'écran LED lui-même), éliminer la "source d'interférence" en augmentant le taux de rafraîchissement et en optimisant la structure des pixels est la solution-reconnue par l'industrie.
Les principales exigences techniques sont les suivantes :
1. Taux de rafraîchissement ultra-élevé : le taux de rafraîchissement de l'écran LED doit être supérieur ou égal à 7 680 Hz (terme industriel "taux de rafraîchissement de qualité de prise de vue-"). En augmentant la fréquence de sortie du signal du circuit intégré pilote, le cycle marche/arrêt des pixels LED est rendu beaucoup plus rapide que le cycle d'échantillonnage de l'obturateur de la caméra, affaiblissant ainsi la base des interférences périodiques.
2. Optimisation de la densité des pixels : des technologies d'emballage à haute densité telles que MiniCOB (par exemple, pas de pixel P1.2 et inférieur) sont utilisées pour réduire le pas de pixel de la LED, ce qui éloigne la « fréquence périodique » du réseau de pixels de la fréquence des pixels du capteur de la caméra (par exemple, une caméra plein format-avec environ 60 mégapixels a une fréquence d'environ 200 dpi), évitant ainsi la résonance au niveau de la fréquence.
3. Lecteur sans scintillement : la « technologie sans scintillement PWM (modulation de largeur d'impulsion)- » est utilisée pour remplacer le « lecteur de cycle de service » traditionnel, garantissant une sortie de luminosité continue et stable des pixels LED et évitant l'augmentation des motifs de moiré dus aux fluctuations de luminosité.
Solution de texture de numérisation : se concentrer sur « Taux de rafraîchissement + synchronisation de l'obturateur »
L'essence des lignes de balayage est « l'écart de synchronisation entre l'obturateur de la caméra et le balayage progressif des LED ». La solution est plus directe, se concentrant sur « l'augmentation du taux de rafraîchissement » et « l'optimisation du mécanisme de synchronisation ».
Solution principale : augmenter le taux de rafraîchissement de l'écran LED
1. Lorsque le taux de rafraîchissement de l'écran LED est supérieur ou égal à 1 000 Hz, le « temps de commutation de ligne » du balayage progressif est raccourci à moins de 1 ms. La vitesse d'obturation progressive de l'appareil photo (telle que la vitesse courante de 1/50 s ou 1/60 s) ne peut pas capturer la différence de luminosité entre les lignes et les lignes de balayage disparaissent naturellement.
2. Pour les caméras de qualité diffusion-, il est recommandé que le taux de rafraîchissement de l'écran LED soit supérieur ou égal à 7 680 Hz, ce qui peut correspondre au mode "obturateur global" de la caméra, éliminant complètement les lignes de balayage et le scintillement.
Technologie auxiliaire : Obturateur-Synchronisation d'actualisation
Certains-systèmes de contrôle LED haut de gamme (tels que Bangteng) prennent en charge "l'entrée du signal d'obturateur de la caméra". En ajustant la fréquence de balayage de l'écran LED en temps réel pour la synchroniser avec la vitesse d'obturation de l'appareil photo (par exemple en réglant le taux de rafraîchissement des LED sur un multiple entier de 500 Hz lorsque la vitesse d'obturation est de 1/50 s), les modèles de balayage sont encore évités. Cela convient aux scénarios de prise de vue virtuelle très dynamiques (tels que les zooms avant et arrière rapides de la caméra-et les mouvements d'acteurs à grande échelle-).
