LED顯示在虛擬制作中的技術及應用

　　摘要：近年來，隨著步入后疫情時代，旅行的限制使得到達實景地進行影視拍攝變得越來越困難，而使用LED顯示配合虛擬引擎技術的虛擬拍攝技術因其“所見即所得”的優勢正受到影視制作行業的青睞。本文基于使用LED顯示拍攝的幾部電影及劇集，對比了使用LED顯示屏與綠幕進行虛(xu)擬(ni)(ni)拍攝的(de)優缺點，對(dui)LED虛(xu)擬(ni)(ni)攝影棚的(de)種類(lei)和對(dui)應的(de)產品做了介紹(shao)，并(bing)且針對(dui)LED顯示(shi)屏在虛(xu)擬(ni)(ni)拍攝中的(de)各種痛點，詳細(xi)的(de)探(tan)討(tao)了關鍵(jian)技術。

　　1 引言

　　近一兩年來，使用LED顯示屏進行虛擬拍(pai)攝制作從美國、歐洲、韓國等地發起，已經逐(zhu)漸成(cheng)為一種流行的(de)新型(xing)拍(pai)攝技術。

　　虛擬拍(pai)攝(she)的(de)歷史起(qi)源于(yu)上世紀90年代(dai)的(de)電(dian)(dian)(dian)視轉播，在虛擬演播室內，主持人站(zhan)在綠幕前完(wan)成節目的(de)拍(pai)攝(she)，其余的(de)后期制(zhi)作(zuo)均由計算機輔助(zhu)完(wan)成。隨后，一些電(dian)(dian)(dian)影(ying)開(kai)始使(shi)用(yong)藍(lan)綠背景進行虛擬拍(pai)攝(she)。而2019年則開(kai)始了使(shi)用(yong)LED顯(xian)示(shi)屏進行虛擬拍(pai)攝(she)的(de)新時代(dai)，2020年，電(dian)(dian)(dian)影(ying)《新蝙蝠(fu)俠》也使(shi)用(yong)LED顯(xian)示(shi)屏進行虛擬拍(pai)攝(she)。

　　相較于(yu)傳統的(de)(de)綠幕摳圖的(de)(de)方式，由于(yu)LED顯(xian)示屏能提供真實(shi)(shi)光影(ying)效果(guo)與細(xi)膩(ni)色(se)彩表現，獲得(de)如同真實(shi)(shi)場(chang)景般的(de)(de)環(huan)境光及(ji)反射(she)折射(she)效果(guo)，可以快(kuai)速切換場(chang)景，節省轉場(chang)時間，導演所見(jian)即所得(de)，演員可感知(zhi)環(huan)境的(de)(de)變化，減(jian)少了后(hou)期(qi)(qi)制作的(de)(de)時間以及(ji)搭建場(chang)景的(de)(de)工期(qi)(qi)，降低了總的(de)(de)拍(pai)攝(she)(she)成(cheng)(cheng)本(ben)，因此(ci)使用(yong)LED顯(xian)示屏進(jin)行(xing)虛擬拍(pai)攝(she)(she)的(de)(de)市場(chang)逐步成(cheng)(cheng)熟，有非常(chang)大的(de)(de)前景。

　　后疫情時(shi)代的(de)(de)到來極大(da)(da)的(de)(de)促進了(le)虛(xu)擬拍(pai)攝的(de)(de)流行(xing)，新冠大(da)(da)流行(xing)使電影和劇集的(de)(de)實(shi)地實(shi)景拍(pai)攝變得困難(nan)重重，而虛(xu)擬制(zhi)作(zuo)使得所有拍(pai)攝工(gong)作(zuo)都可以在安全的(de)(de)攝影棚內(nei)完成(cheng)(cheng)，工(gong)作(zuo)人員也(ye)無需(xu)經歷長途(tu)旅行(xing)的(de)(de)風險。同時(shi)各類流媒(mei)體平臺也(ye)大(da)(da)大(da)(da)增加了(le)各類網(wang)劇的(de)(de)需(xu)求量，渲(xuan)染引擎技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)展也(ye)極大(da)(da)提升了(le)虛(xu)擬制(zhi)片(pian)的(de)(de)效(xiao)率并降低了(le)總(zong)制(zhi)片(pian)成(cheng)(cheng)本。

　　虛擬拍攝的整個系統方案包含LED顯示屏及控制系統、渲染服務器、攝像系統、攝像機追蹤(zong)系統(tong)、動捕系統(tong)、燈光系統(tong)等。其(qi)中LED顯(xian)示(shi)屏作為成本(ben)最高的(de)系統(tong)之一(yi)其(qi)選(xuan)型(xing)和(he)技術(shu)參(can)數就顯(xian)得尤為重要。本(ben)文基于我司通過提供LED顯(xian)示(shi)系統(tong)解決方案參(can)與的(de)幾部影(ying)片(pian)及劇集的(de)拍(pai)攝，對(dui)比了(le)(le)使用LED顯(xian)示(shi)屏與綠幕進行虛(xu)(xu)擬(ni)拍(pai)攝的(de)優缺點，對(dui)LED虛(xu)(xu)擬(ni)攝影(ying)棚的(de)種(zhong)類和(he)對(dui)應的(de)產品做(zuo)了(le)(le)介(jie)紹，并(bing)且詳(xiang)細的(de)探(tan)討了(le)(le)針對(dui)LED顯(xian)示(shi)屏在虛(xu)(xu)擬(ni)拍(pai)攝中的(de)各種(zhong)痛點如何(he)做(zuo)好關(guan)鍵技術(shu)選(xuan)型(xing)。

　　2 使用綠幕與LED顯示屏進行虛擬(ni)制作(zuo)的對比

　　2.1使(shi)用綠幕進(jin)行虛擬制(zhi)作

　　優點：

　　綠幕的(de)主要優點是前期成本低，在(zai)拍攝初期不需要大額的(de)資金(jin)與設備(bei)的(de)投入(ru)。

　　缺點：

　　虛(xu)擬(ni)(ni)場景缺(que)乏真實感：在綠幕背(bei)(bei)景里拍攝(she)，拍攝(she)完(wan)成(cheng)后將角色的背(bei)(bei)景摳(kou)除，再將無背(bei)(bei)景的視頻放入虛(xu)擬(ni)(ni)場景中，這樣的方式會讓(rang)大面(mian)積(ji)的虛(xu)擬(ni)(ni)背(bei)(bei)景看起來不真實。

　　邊(bian)緣畸變：摳像會造成(cheng)的(de)人或物體(ti)的(de)邊(bian)緣褶(zhe)皺，在后期制作時需要專(zhuan)門進行處(chu)理。

　　反(fan)(fan)光(guang)問(wen)題：當角色穿著(zhu)高反(fan)(fan)光(guang)的(de)服裝(zhuang)時，盔甲上綠幕的(de)反(fan)(fan)光(guang)會(hui)為(wei)后期制作(zuo)帶來昂貴的(de)制作(zuo)成本。拍攝高光(guang)反(fan)(fan)射物體時會(hui)出現的(de)溢色問(wen)題，需要在(zai)后期制作(zuo)過程中增加(jia)反(fan)(fan)射及顏色校正(zheng)的(de)工作(zuo)。

　　后(hou)期制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)成本：使用綠(lv)幕進行虛擬拍攝的(de)后(hou)期制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)時間(jian)(jian)較長，降(jiang)低了影片制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)的(de)效率，例如通過綠(lv)幕拍攝一(yi)部120分鐘(zhong)時長的(de)影片，后(hou)期制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)大約需要1年左右的(de)時間(jian)(jian)。

　　2.2使用LED顯(xian)示屏進行虛擬制作

　　優點：

　　1)所見即所得(de)，提升(sheng)(sheng)影(ying)(ying)片(pian)拍攝(she)(she)質量：通過(guo)LED顯示(shi)屏實現(xian)拍攝(she)(she)現(xian)場的(de)(de)沉浸(jin)式體(ti)驗，使得(de)導(dao)演與演員所見即所得(de)，從而提升(sheng)(sheng)影(ying)(ying)片(pian)質量;演員可以(yi)直接感受到拍攝(she)(she)現(xian)場的(de)(de)各種環(huan)境，以(yi)及光影(ying)(ying)的(de)(de)變化，使得(de)表演更加真實，有利(li)于演員的(de)(de)表演發揮;導(dao)演和主創(chuang)團隊也(ye)可以(yi)直觀看(kan)到拍攝(she)(she)環(huan)境，實時(shi)合成預覽，根據劇本實時(shi)修(xiu)改場景效果，溝通效率大幅提高，達到一個后(hou)期前置(zhi)的(de)(de)目的(de)(de)。

　　2)節省拍攝(she)的(de)(de)時間和成本：通過LED顯示屏可(ke)以(yi)實(shi)現虛擬(ni)場景的(de)(de)快速(su)切換(huan)，不(bu)受時空限制，實(shi)時修改(gai)調(diao)整場景的(de)(de)內(nei)容(rong)，大幅度提高換(huan)景改(gai)景的(de)(de)效率，節省轉場對(dui)時間和精力(li)的(de)(de)消耗，極大的(de)(de)縮短現場拍攝(she)的(de)(de)周期;在攝(she)影(ying)棚里完成大場面的(de)(de)拍攝(she)，不(bu)必搭建實(shi)物的(de)(de)場景，極大的(de)(de)降低了(le)制作(zuo)和搭建實(shi)景的(de)(de)成本，減少了(le)物料的(de)(de)浪費，同(tong)時也減少了(le)對(dui)環境(jing)的(de)(de)污染。

　　3)縮短后期(qi)制(zhi)作(zuo)的(de)周期(qi)：通過(guo)LED顯示(shi)屏(ping)進行虛擬拍攝縮短了(le)后期(qi)剪輯(ji)工作(zuo)量(liang)和時間，有效(xiao)的(de)解決(jue)了(le)傳統綠幕拍攝周期(qi)長的(de)痛點(dian)，加(jia)速了(le)電影制(zhi)作(zuo)的(de)效(xiao)率，提高了(le)大片上映的(de)節奏(zou)，降低(di)了(le)總(zong)體制(zhi)作(zuo)成本。

　　4)真實的(de)(de)光(guang)影效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)：LED顯示屏可提供真實的(de)(de)光(guang)影效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)，和(he)細膩的(de)(de)色彩表現，讓拍攝畫面更(geng)加完(wan)美(mei)。能夠呈現準確的(de)(de)光(guang)源，獲得如同真實場(chang)景(jing)(jing)般的(de)(de)環境光(guang)及(ji)反射(she)(she)折射(she)(she)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)，實時(shi)展(zhan)示場(chang)景(jing)(jing)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)(de)高光(guang)及(ji)反射(she)(she)，反射(she)(she)體(ti)的(de)(de)反射(she)(she)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)更(geng)加真實，完(wan)美(mei)模擬真實場(chang)景(jing)(jing)。同時(shi)也解決了傳統摳(kou)像中半透(tou)明(ming)玻璃等環境所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)(de)棘手問題。

　　缺點：

　　顯而易見(jian)的的缺點是(shi)在拍(pai)攝(she)初期需要通過購買或者租賃的方式(shi)獲得一塊(kuai)LED顯示(shi)屏，投入(ru)成本較(jiao)高，其次是(shi)LED顯示(shi)屏在虛擬拍(pai)攝(she)中仍存在著一些(xie)痛點：

　　拍攝摩爾(er)紋(wen)，尤其(qi)是(shi)鏡頭聚焦在屏(ping)表面時;

　　水平和垂直(zhi)方向在大角(jiao)度時會有色坐標的偏差;

　　屏(ping)體表(biao)面(mian)溫(wen)度高，影響演(yan)員的(de)(de)表(biao)演(yan)，也因(yin)溫(wen)度變化造(zao)成色坐標的(de)(de)偏(pian)移;

　　低亮(liang)低灰偏(pian)色，花屏，細(xi)節有損(sun)失(shi);灰階(jie)不連續，有斷(duan)層;

　　屏體表面(mian)反光造成穿(chuan)幫(bang);

　　刷(shua)新(xin)率低(di)，拍攝時易產生掃描(miao)線或暗條紋;

　　作為打(da)光屏使用時因為光譜(pu)不(bu)連續造成(cheng)顯(xian)色性(xing)不(bu)足;

 　　LED箱體或模(mo)組間拼接的(de)縫隙，以(yi)及由拼縫引起的(de)亮暗線(xian)。

　　正(zheng)是(shi)因為LED顯示(shi)屏用(yong)于(yu)虛擬拍攝時存在著這些痛點，所以針(zhen)對不同(tong)的(de)(de)需求和不同(tong)的(de)(de)應用(yong)場景，需要對LED顯示(shi)屏的(de)(de)關(guan)鍵技術指標進行(xing)深(shen)入研究(jiu)。

　　3虛擬攝影(ying)棚的分類及其對應的LED顯示產品

　　3.1 虛擬攝影棚的(de)分類(lei)

　　通(tong)常可按攝影棚的(de)面積，或者所需要LED顯示屏的(de)尺寸(cun)大小(xiao)分為大型(xing)(xing)/中型(xing)(xing)/小(xiao)型(xing)(xing)三大類：

　　1)小型攝(she)影棚

　　影棚面積在100m²以下，層高在3m-7m左右;此規模的影棚適合于直播帶貨、婚紗拍攝、小型節目活動、虛擬演播室等;應用的LED顯示屏通常有立面屏和地磚屏，但沒有天幕屏(ping);這種規(gui)模的(de)影棚里LED顯示屏(ping)的(de)尺寸需求為100m²左右，例如(ru)立屏(ping)65m²，地磚(zhuan)屏(ping)35m²。

　　2) 中型攝影棚(peng)

　　影棚面積在100-1000m²區間，500m²左右居多，層高在10-15m左右;此規模的影棚適合于電影及電視劇的拍攝、廣告及TVC拍攝、綜藝節目、新品發布會等;采用的(de)LED顯(xian)示屏通(tong)常有(you)立面屏、天幕(打光)屏等，但沒(mei)有(you)地磚屏，地面通(tong)常會布置實景(jing);這(zhe)種規模的(de)影棚里LED顯(xian)示屏的(de)尺寸需求(qiu)為500m²左右，例如立面屏300m²，天幕屏200m²。

　　3)大型攝影(ying)棚

　　影(ying)棚(peng)面(mian)積在1000m²以(yi)上(shang)，層高在15m以(yi)上(shang);此(ci)規(gui)模的(de)影(ying)棚(peng)主要適(shi)用于電影(ying)及電視劇的(de)拍攝(she)等;采(cai)用的(de)LED顯(xian)示屏(ping)通常有立(li)面(mian)屏(ping)、天幕(打光)屏(ping)等，但沒有地磚(zhuan)屏(ping)，地面(mian)通常會布(bu)置實景;這種規(gui)模的(de)影(ying)棚(peng)里LED顯(xian)示屏(ping)的(de)尺寸需求在1000m²以(yi)上(shang)，例如立(li)面(mian)屏(ping)600m²，天幕屏(ping)400m²。

　　3.2對(dui)應的LED顯示產品構成

　　1)立面(mian)屏(ping)

　　立面(mian)屏像素點間距P1.5-P3;亮度最低(di)1000nit，通常(chang)會達到1200-1500nit，峰值亮度可(ke)達2000nit;刷新率至少(shao)3840Hz，通常(chang)會達到7680Hz;模(mo)組(zu)支持(chi)前(qian)后維護(hu);支持(chi)內(nei)(nei)、外(wai)弧(hu)拼接，通常(chang)相鄰箱體最大角度可(ke)達5-10度;8000:1 超高對比度;視角極大，超廣視角觀看(kan)及拍(pai)攝(she)無明顯偏色;高魯棒性，考慮(lv)到影棚(peng)內(nei)(nei)可(ke)改變屏體結構匹配不同(tong)的(de)(de)場(chang)景(jing);具備一定程度的(de)(de)防潮防塵的(de)(de)防護(hu)性，適合(he)現(xian)場(chang)的(de)(de)煙霧(wu)等實際(ji)場(chang)景(jing)需要(yao)。

　　2)天幕屏(ping)

　　天幕屏(ping)通常(chang)用于打光，或(huo)者給用于拍攝的(de)鏡面物(wu)體(ti)反(fan)射使用;像素(su)點(dian)間(jian)(jian)距P3-P6，亮度(du)(du)高(gao)，最低2000nit，如果用于打光的(de)天幕屏(ping)亮度(du)(du)可(ke)到6000nit;色溫可(ke)調范圍大，甚至可(ke)以做到2800-13000K的(de)無極色溫可(ke)調;通常(chang)用鎂(mei)鋁(lv)合金，重(zhong)(zhong)量輕，平均重(zhong)(zhong)量小(xiao)于20kg/m²;單(dan)個箱體(ti)尺寸大，拼(pin)(pin)裝(zhuang)，箱體(ti)間(jian)(jian)有(you)(you)拼(pin)(pin)裝(zhuang)快鎖，有(you)(you)匹配吊架的(de)安(an)裝(zhuang)結構;模組可(ke)更換、前后維護(hu);刷(shua)新率要求不高(gao)，通常(chang)達到3840Hz即可(ke)，對(dui)比(bi)度(du)(du)在5000：1左右。

　　3)地磚屏

　　像素(su)點(dian)間距P2-P5;通常采用(yong)壓鑄鋁(lv)框架(jia)，CNC加工(gong)完(wan)成(cheng)，精度高，可(ke)(ke)實現(xian)箱(xiang)體間無縫拼接;面罩采用(yong)進口高透耐磨(mo)PC材料，防刮防磨(mo)顏色均勻無色差，防滑級別>=R9;點(dian)對(dui)面承受柱，承受重(zhong)量高達(da) 2000KG/平方米;框架(jia)內設(she)導水槽，可(ke)(ke)達(da)前后IP65的(de)防水設(she)計(ji);另外在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)場合(he)可(ke)(ke)以(yi)人(ren)屏互動、多點(dian)觸控。

　　4 LED顯示(shi)在虛擬制作(zuo)中的(de)關鍵技(ji)術

　　4.1點(dian)間距

　　點(dian)(dian)(dian)間(jian)距對LED顯示(shi)屏的(de)成本起(qi)決定性作用(yong)，但(dan)同(tong)(tong)時點(dian)(dian)(dian)間(jian)距對摩爾(er)紋(wen)(wen)的(de)影響也非常(chang)重(zhong)要(yao)，點(dian)(dian)(dian)間(jian)距越(yue)小則在(zai)(zai)相同(tong)(tong)相機和(he)鏡頭調節(jie)下產生(sheng)的(de)摩爾(er)紋(wen)(wen)越(yue)小;但(dan)在(zai)(zai)實際(ji)拍攝應用(yong)中，為了消(xiao)除摩爾(er)紋(wen)(wen)，拍攝時攝像機都不會聚(ju)焦在(zai)(zai)屏表面(mian)，虛焦情(qing)況下點(dian)(dian)(dian)間(jian)距已經不重(zhong)要(yao)了，所以(yi)目前(qian)對于立面(mian)屏行(xing)業普遍(bian)能接受P2.6及以(yi)上，小部分需(xu)要(yao)實焦拍攝的(de)才會選用(yong)P2以(yi)下點(dian)(dian)(dian)間(jian)距的(de)產品(pin)。

　　封裝方式

　　不同的封(feng)裝方式(shi)對(dui)LED顯示屏的拍攝(she)和(he)使用(yong)效果影響較大(da)，SMD(Surface Mounted Devices)在(zai)成(cheng)本上(shang)具有優(you)勢，而COB(Chip on board)和(he)GOB(Glue on board)在(zai)防護(hu)性上(shang)有優(you)勢，但對(dui)于虛擬拍攝(she)，我們更推薦使用(yong)IMD(Integrated Matrix Devices)多合一集(ji)成(cheng)式(shi)封(feng)裝，通常為2x2的形(xing)式(shi)，即四(si)合一。

　　IMD發光(guang)(guang)(guang)(guang)面積越大(da)，越接近面光(guang)(guang)(guang)(guang)源，發光(guang)(guang)(guang)(guang)出口率達到 80% 以上，優化了摩爾(er)紋效果，使得鏡頭(tou)、景深(shen)和光(guang)(guang)(guang)(guang)圈的(de)調(diao)節的(de)自由(you)度(du)更(geng)(geng)大(da);能(neng)夠提供近 180゜ 更(geng)(geng)廣闊的(de)拍(pai)攝視角，大(da)視角下亮度(du)變化和色(se)度(du)變化較小(xiao);讓小(xiao)間距的(de)生產工藝變得跟大(da)間距一(yi)樣簡單，提高生產效率;產品強壯性(xing)(xing)及防(fang)護(hu)性(xing)(xing)有效提升，讓安裝維護(hu)更(geng)(geng)容易，后期拆(chai)裝對邊(bian)緣燈(deng)珠的(de)影響更(geng)(geng)小(xiao);吸光(guang)(guang)(guang)(guang)槽提高對比度(du)，溝(gou)槽防(fang)串光(guang)(guang)(guang)(guang)技術畫(hua)面更(geng)(geng)清晰(xi)，表面打散解決墨色(se)一(yi)致(zhi)性(xing)(xing)問題。

　　灰度(du)級數(shu)和色域范(fan)圍

　　灰度級(ji)數是指(zhi)LED顯示控制(zhi)系(xi)統控制(zhi)LED驅(qu)動(dong)(dong)芯片能呈現出的(de)(de)灰度范圍，與視(shi)頻(pin)源輸入的(de)(de)8/10/12bit并無直接關系(xi)，目前行業內(nei)大部分使用的(de)(de)驅(qu)動(dong)(dong)芯片的(de)(de)顯示位數為16bit，另外通過(guo)時間(jian)和空間(jian)上抖(dou)動(dong)(dong)的(de)(de)方式可以增(zeng)加額(e)外的(de)(de)顯示灰度級(ji)數，例如18bit或22bit等，進一(yi)步增(zeng)強低亮高灰的(de)(de)表現能力。

　　對于影視行業的(de)虛(xu)擬(ni)制作(zuo)而言(yan)，LED顯(xian)示屏(ping)所(suo)表現的(de)色域(yu)范圍(wei)顯(xian)然是越大(da)(da)越好，但基(ji)于目前(qian)(qian)LED發光芯片的(de)限制BT2020是很(hen)難達到(dao)的(de)，DCI-P3的(de)色域(yu)范圍(wei)是目前(qian)(qian)較為主流的(de)選(xuan)擇。同(tong)時依托于控制系(xi)統的(de)色彩管理(li)能(neng)力，是可以(yi)在(zai)燈(deng)珠(zhu)及目前(qian)(qian)驅動(dong)電流下可達的(de)最大(da)(da)色域(yu)范圍(wei)內做精準(zhun)調節的(de)，可以(yi)精準(zhun)的(de)轉換為其他不同(tong)的(de)色域(yu)，例(li)如NTSC/PAL/SRGB/BT709等。

　　掃(sao)描(miao)數與刷新率

　　對(dui)于需要(yao)(yao)用(yong)(yong)攝(she)(she)(she)像機(ji)拍(pai)攝(she)(she)(she)的(de)LED顯(xian)示屏(ping)而言，刷新(xin)率(lv)是非(fei)常重要(yao)(yao)的(de)一(yi)項參數，3840Hz的(de)刷新(xin)率(lv)已經不能滿足虛擬拍(pai)攝(she)(she)(she)的(de)應用(yong)(yong)，7680Hz的(de)刷新(xin)率(lv)逐漸成為主流(liu)，較低的(de)刷新(xin)率(lv)非(fei)常容易(yi)造成在(zai)攝(she)(she)(she)像機(ji)拍(pai)攝(she)(she)(she)后(hou)形成掃(sao)描(miao)線或亮(liang)暗線。根據10倍(bei)刷新(xin)理論，通(tong)常LED顯(xian)示屏(ping)的(de)刷新(xin)率(lv)需要(yao)(yao)達到攝(she)(she)(she)像機(ji)快門速(su)度的(de)十倍(bei)以上，才能不會觀察到掃(sao)描(miao)線或者暗條紋。

　　在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)灰(hui)度時(shi)鐘(或灰(hui)度時(shi)鐘倍頻(pin)系數(shu)(shu))下(xia)(xia)，掃描(miao)數(shu)(shu)越(yue)(yue)多刷(shua)新(xin)率越(yue)(yue)低(di)。對于(yu)專業(ye)的(de)(de)(de)虛擬(ni)拍(pai)攝(she)場景(jing)，例(li)如(ru)電影的(de)(de)(de)拍(pai)攝(she)，目(mu)前(qian)行(xing)業(ye)內基本上(shang)都(dou)是把掃描(miao)數(shu)(shu)做(zuo)到(dao)10掃以下(xia)(xia)的(de)(de)(de)，這主要與鏡(jing)頭(tou)成像(xiang)有關(guan)，目(mu)的(de)(de)(de)是同(tong)一(yi)時(shi)間內點(dian)亮的(de)(de)(de)行(xing)數(shu)(shu)越(yue)(yue)多越(yue)(yue)好，尤(you)其(qi)是在(zai)攝(she)像(xiang)機上(shang)下(xia)(xia)高速(su)搖動的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)極低(di)掃描(miao)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)LED顯示屏(ping)效果(guo)優勢尤(you)為(wei)明顯。

　　講到刷新(xin)(xin)率(lv)(lv)就不(bu)得不(bu)提低(di)(di)灰(hui)(hui)刷新(xin)(xin)率(lv)(lv)，通常我們說的(de)3840Hz或者7680Hz指的(de)是在(zai)最大(da)灰(hui)(hui)度(du)下的(de)刷新(xin)(xin)率(lv)(lv)，但當LED顯示屏顯示低(di)(di)灰(hui)(hui)內容時(shi)，尤其(qi)是當顯示灰(hui)(hui)度(du)降(jiang)到64級以(yi)下時(shi)，刷新(xin)(xin)率(lv)(lv)往(wang)往(wang)會大(da)幅降(jiang)低(di)(di)，在(zai)1灰(hui)(hui)度(du)時(shi)甚至(zhi)有可能降(jiang)低(di)(di)到60Hz，不(bu)同(tong)品牌型號(hao)的(de)驅動芯片(pian)在(zai)相同(tong)的(de)行掃(sao)設計下低(di)(di)灰(hui)(hui)刷新(xin)(xin)率(lv)(lv)差別會非常大(da)。

　　為(wei)了解(jie)決攝(she)像(xiang)機(ji)拍(pai)(pai)攝(she)時產生的(de)暗亮(liang)線，控制系(xi)統會采用同(tong)步鎖(suo)相(xiang)及(ji)快門(men)鎖(suo)等功能，其目的(de)是使得LED顯示屏在攝(she)像(xiang)機(ji)快門(men)打開(kai)的(de)這(zhe)一(yi)(yi)段(duan)時間內每一(yi)(yi)掃都(dou)刷(shua)新相(xiang)同(tong)次數，以避免(mian)拍(pai)(pai)攝(she)到暗黑條紋。

　　4.5延(yan)時

　　對(dui)于(yu)虛(xu)擬拍(pai)攝而言(yan)，整(zheng)(zheng)個(ge)系(xi)(xi)統的(de)延(yan)時是(shi)非(fei)常(chang)重要的(de)，因為LED顯示屏(ping)顯示的(de)渲(xuan)(xuan)(xuan)染(ran)(ran)內容通常(chang)是(shi)跟隨攝像(xiang)機位置移動(dong)而改變(bian)的(de)，極低的(de)系(xi)(xi)統延(yan)時可(ke)以(yi)使得攝像(xiang)機與(yu)LED顯示畫(hua)面幀(zhen)(zhen)頻一致，適應實時場(chang)景變(bian)化，保持同步、穩定的(de)畫(hua)面。目(mu)前(qian)攝像(xiang)機姿態(tai)跟蹤回傳(chuan)大概2-3幀(zhen)(zhen)，渲(xuan)(xuan)(xuan)染(ran)(ran)引擎渲(xuan)(xuan)(xuan)染(ran)(ran)3幀(zhen)(zhen)，控制(zhi)器2幀(zhen)(zhen)，帶(dai)RAM乒乓的(de)驅動(dong)芯片1幀(zhen)(zhen)，整(zheng)(zheng)體(ti)的(de)延(yan)時在8 – 9 幀(zhen)(zhen)左右;對(dui)于(yu)整(zheng)(zheng)個(ge)系(xi)(xi)統而言(yan)，系(xi)(xi)統幀(zhen)(zhen)頻的(de)提升，例(li)如從30Hz提升到60Hz可(ke)以(yi)降低整(zheng)(zheng)個(ge)系(xi)(xi)統的(de)延(yan)遲;另(ling)外對(dui)于(yu)控制(zhi)系(xi)(xi)統，帶(dai)載減少一半的(de)情況下可(ke)以(yi)減少一幀(zhen)(zhen)的(de)延(yan)遲。

　　4.6多(duo)通道虛(xu)擬可視化拍攝技術

　　這并(bing)不(bu)是一(yi)(yi)項新的(de)技(ji)術，以(yi)前在(zai)球(qiu)場周邊LED屏(ping)上(shang)我們(men)就有(you)(you)虛擬廣告(gao)轉播技(ji)術，采用(yong)的(de)就是類似的(de)技(ji)術。而在(zai)虛擬制作(zuo)中，利用(yong)幀內(nei)(nei)視頻重(zhong)構或(huo)者(zhe)幀率倍乘的(de)技(ji)術，主(zhu)要(yao)有(you)(you)以(yi)下(xia)兩種(zhong)應(ying)用(yong)場景：插入綠幕(mu)幀，為后(hou)期(qi)摳像做后(hou)期(qi)處理(li)留下(xia)可(ke)能(neng)，一(yi)(yi)旦一(yi)(yi)次拍(pai)攝效果不(bu)佳(jia)時不(bu)需要(yao)翻拍(pai)，可(ke)進行后(hou)期(qi)處理(li);另外一(yi)(yi)種(zhong)應(ying)用(yong)場景就是多機(ji)位的(de)透視拍(pai)攝，LED屏(ping)可(ke)以(yi)同時顯示對多個不(bu)同位置的(de)攝像機(ji)的(de)渲染內(nei)(nei)容(rong)。

　　4.7系統穩定性

　　穩(wen)(wen)定性(xing)取決于幾個關鍵因(yin)素(su)，例如(ru)控(kong)制(zhi)系統、電源、驅動IC、及燈珠的(de)穩(wen)(wen)定性(xing)，通常會(hui)通過備份增強系統的(de)穩(wen)(wen)定性(xing)，例如(ru)雙(shuang)控(kong)制(zhi)卡(ka)備份，雙(shuang)電源備份，網絡鏈路(lu)的(de)備份，控(kong)制(zhi)器備份等(deng)。對于影視(shi)拍(pai)攝而言，耐操性(xing)也是非常重(zhong)要(yao)的(de)，因(yin)為現場往(wang)往(wang)會(hui)搭建實景，產生煙塵(chen)、水(shui)霧等(deng)，對防護(hu)等(deng)級會(hui)有較高要(yao)求，例如(ru)IP67，箱體表面還往(wang)往(wang)會(hui)增加防水(shui)防塵(chen)涂(tu)層。

　　4.8 溫度與功(gong)耗(hao)

　　對(dui)于影視拍攝而言(yan)，因(yin)為(wei)演員往往要站在LED屏幕前進行表演，那(nei)么發熱(re)量更(geng)低(di)、更(geng)節(jie)能的(de)LED顯示(shi)屏則可以提供(gong)更(geng)舒適的(de)拍攝環境，通常會采(cai)用共陰驅動技術(shu)(Common Cathode)，PCB敷銅設(she)計(ji)(Copper Clad)，倒裝(zhuang)LED(Flip Chip)等技術(shu)去降低(di)功耗(hao)和發熱(re)。

　　4.9顯色指(zhi)數

　　傳統打光燈亮度高，對色彩的還原效果高，CRI顯色指數高，但功能單一，只用于照明，不能用于圖像顯示。傳統的LED天幕屏有很好的顯示功能，可作為輔助顯示使用，同時最大亮度可達5000nits以上，但由于天幕屏的白光是RGB三色合成，合成的白光CRI顯色指數低于傳統打光燈。我們通過與LED燈珠廠商(shang)深度合作，將高(gao)顯(xian)(xian)(xian)指的白光顯(xian)(xian)(xian)示與RGB顯(xian)(xian)(xian)示結合，創新的開發(fa)出使用RGBW關(guan)鍵器件的顯(xian)(xian)(xian)示補(bu)光屏，兼顧二(er)者的優點，能夠靈(ling)活地切換LED顯(xian)(xian)(xian)示和(he)照明補(bu)光的功能，顯(xian)(xian)(xian)色指數CRI可(ke)達(da)90以上(shang)。

　　5 總結

　　總的(de)(de)(de)(de)來(lai)說，使(shi)用LED顯(xian)示(shi)(shi)(shi)進(jin)行(xing)(xing)虛(xu)擬(ni)制(zhi)作還(huan)是(shi)一(yi)個全新的(de)(de)(de)(de)領(ling)域，無論(lun)是(shi)在技術參數的(de)(de)(de)(de)研究還(huan)是(shi)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)選型(xing)(xing)上都需要(yao)(yao)我們轉變思(si)路(lu)，原先LED顯(xian)示(shi)(shi)(shi)屏是(shi)給人眼觀看(kan)的(de)(de)(de)(de)，而用于虛(xu)擬(ni)拍(pai)攝的(de)(de)(de)(de)LED顯(xian)示(shi)(shi)(shi)屏主(zhu)要(yao)(yao)“觀眾”為攝像機，因此摩爾紋、掃(sao)描線等原先人眼不容易看(kan)到的(de)(de)(de)(de)顯(xian)示(shi)(shi)(shi)現象會對(dui)拍(pai)攝的(de)(de)(de)(de)效果產(chan)生嚴重的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，本文從虛(xu)擬(ni)拍(pai)攝這一(yi)應用場(chang)景的(de)(de)(de)(de)痛點出發(fa)，詳細的(de)(de)(de)(de)探討(tao)了此類LED顯(xian)示(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)關鍵技術和選型(xing)(xing)，相信(xin)LED顯(xian)示(shi)(shi)(shi)行(xing)(xing)業在未來(lai)會不斷創新，助力影(ying)視行(xing)(xing)業和虛(xu)擬(ni)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)發(fa)展。

　　參考文獻

　　趙(zhao)建軍，陳(chen)軍，肖翱. 基于LED背景墻的電(dian)影虛擬(ni)化制作實(shi)踐(jian)探索與未來展望[J].現代電(dian)影技術,2021(12).

　　黃炳凱，LED 之(zhi) 10 倍刷(shua)新理論，2014.

　　作者簡介

　　[1]嚴振航(1991-)，男，廣東深圳人，理學碩士，中級工程師，深圳市奧拓電子股份有限公司，主要研究方向: LED顯示控制系統、XR虛擬拍攝，E-mail:yanzh@aoto.com 。

　　[3]王勇(1976-)，男，湖北鄂州人，碩士，高級工程師，深圳市奧拓電子股份有限公司，主要研究方向：顯示控制技術、軟件工程， E-mail:wangy@aoto.com 。

　　[4]胡緒楨(1989-)，男，胡緒楨，理學學士，中級工程師，深圳市奧拓電子股份有限公司，主要研究方向:XR虛擬拍攝技術、燈光系統工程，E-mail:hxz01@aoto.com

　　通(tong)訊作者：

　　[2]王利強(1983-)，男，河南鶴壁人，理學碩士，中級工程師，深圳市奧拓電子股份有限公司，主要研究方向:視頻及圖像處理、LED顯示屏校正技術、計算機軟件技術、系統工程， E-mail:wanglq@aoto.com 。