Муар и полосы развертки при съемке на светодиодных экранах: что это такое и как их устранить?

Если вы работали со светодиодными экранами в кинопроизводстве , вы, вероятно, сталкивались с двумя неприятными проблемами: муаровыми узорами и полосами развертки. Это не просто мелкие неудобства; они могут испортить отснятый материал, потребовать пересъемки или даже сделать целые сцены непригодными для использования.

Поскольку светодиодные экраны заменяют традиционные зеленые экраны в высокоточных визуальных установках, избавление от этих «глюков» стало решающим фактором для кинематографистов и технических групп.

Давайте разберемся, что это за проблемы, почему они возникают и как их решить.

Почему это важно: светодиодные экраны в современном кинопроизводстве

Для начала давайте определимся с обстановкой. Светодиодные экраны произвели революцию в виртуальном производстве и студийной работе, поскольку позволяют «видеть результат» в реальном времени. Вместо того, чтобы снимать актёров на зелёном экране и надеяться, что команда постпродакшна позже доделает фон, светодиодные стены отображают виртуальную среду в реальном времени.

Таким образом, это может сократить расходы на постобработку, помочь актерам лучше выступать и ускорить рабочие процессы.

Но вот в чём загвоздка: светодиодные экраны и камеры не всегда совместимы. Камеры «видят» светодиодные панели иначе, чем наши глаза, и это несоответствие часто приводит к появлению муара или полос развёртки.

Поскольку зрители ожидают безупречных визуальных эффектов, эти проблемы нельзя игнорировать.

Муар и линии развертки: в чем разница?

На первый взгляд муар и полосы развёртки могут показаться похожим «шумом» на вашем видео. Но они вызваны совершенно разными проблемами, и для их устранения требуются разные стратегии. Давайте проясним эту путаницу.

Муаровые узоры:

Как они выглядят? Представьте себе неровные, волнистые узоры, похожие на шёлк или искривлённую сетку. Они меняются и меняют цвет при перемещении камеры или изменении её настроек. Они запутанные, непредсказуемые, и их невозможно не заметить ни на крупных планах, ни на статичных снимках.

Почему это происходит?

Муар — это проблема помех. Светодиодные экраны имеют пиксельную сетку, и у сенсора вашей камеры тоже есть пиксельная сетка. Когда эти две сетки накладываются друг на друга, возникает новый нежелательный узор: муар. Это похоже на то, как если бы две оконные сетки накладывались друг на друга, создавая странную волнистую тень.

Общие причины:

• Низкая частота обновления светодиодов.
• Настройки камеры, которые слишком точно совпадают с пиксельной сеткой светодиода.
• Камера и светодиодный экран идеально параллельны, что заставляет сетки «резонировать» друг с другом.

Линии сканирования:

Как они выглядят? Это сплошные горизонтальные чёрные линии, которые перемещаются вверх или вниз по видео. Они равномерно распределены, не меняют цвет, а их скорость и толщина меняются в зависимости от выдержки камеры или частоты обновления светодиода.

Почему это происходит?

Строки развёртки появляются из-за рассогласования синхронизации. Большинство светодиодных экранов обновляются построчно, и большинство камер используют «скользящий затвор», который также снимает изображение построчно. Просто скорость съёмки не совпадает со скоростью светодиода. Когда эти два процесса построчной развёртки не синхронизированы, камера пропускает части изображения светодиода, что и приводит к появлению тёмных полос.

Общие причины:

• Частота обновления светодиодов ниже 1000 Гц.
• Использование камеры с подвижным затвором без синхронизации со скоростью сканирования светодиода.

Главные мифы (не поддавайтесь им!)

Существует множество вредных советов по этим вопросам. Давайте развеем два главных мифа:

Миф 1: «Просто наклоните камеру, чтобы исправить муар». Наклон камеры (на 5-10° от параллельного положения) может уменьшить муар, нарушив выравнивание сетки, но не устранит его полностью. Кроме того, наклон искажает перспективу виртуального фона. Это плохая идея, если вы пытаетесь сделать сцену реалистичной.

Миф 2: «Если я не вижу мерцания, значит, нет и сканирующих линий». Наши глаза гораздо менее чувствительны к проблемам синхронизации, чем сенсоры камер. Экран, который кажется вам стабильным, всё равно может показывать сканирующие линии на камере, особенно при съёмке быстро движущихся объектов.

Устранение муара:

С муаром бороться сложнее, чем с линиями развертки, но есть способы справиться с ним.

Быстрые решения: настройка камеры (временное облегчение)

Если вы в критической ситуации, настройка камеры может помочь уменьшить муар. Эти способы не идеальны, но могут спасти кадр:

Используйте большую диафрагму (F2.8–F4.0) вместо маленькой (F8.0+):

Большая диафрагма размывает края светодиодных пикселей на сенсоре камеры, делая их сетку менее чёткой. Малая диафрагма усиливает сетку, усиливая муар. Недостаток? Большая диафрагма уменьшает глубину резкости, поэтому, если вам нужно, чтобы и актёр, и светодиодный фон были в фокусе, этот вариант не подойдёт.

Измените расстояние между камерой и светодиодным экраном:

Перемещение камеры назад, например, с 4 до 6 метров, меняет расположение пиксельной сетки светодиода на сенсоре камеры. Если расстояние между пикселями светодиода на сенсоре не кратно расстоянию между пикселями сенсора, помехи уменьшаются. Главное, не отходите слишком далеко, чтобы не потерять кадр.

Избегайте телеобъективов; придерживайтесь широкоугольных или стандартных фокусных расстояний (24–50 мм):

Телеобъективы «увеличивают» пиксельную сетку светодиода, делая её рисунок более чётким. Широкоугольные объективы раздвигают сетку, уменьшая вероятность её пересечения с матрицей камеры.

Подвох:

Эти решения — компромиссы. Они могут испортить композицию снимка, заставить пожертвовать глубиной резкости или работать только с определёнными ракурсами. Для профессиональных сцен, таких как XR-сцены или высококлассные студийные съёмки, вам нужно решение получше.

Постоянное решение: обновление светодиодного экрана (единственное реальное решение)

Чтобы избавиться от муара навсегда, необходимо устранить его источник. Это сам светодиодный экран. Вот что рекомендуют профессионалы отрасли:

Увеличьте частоту обновления до 7680 Гц или выше :

Большинство стандартных светодиодных экранов обновляются с частотой 3840 Гц или ниже. Для видеосъемки необходима частота обновления, соответствующая уровню камеры ( 7680 Гц и выше ). Почему? Более высокая частота обновления означает, что пиксели светодиодов включаются и выключаются настолько быстро, что датчик камеры не может «зафиксироваться» на их сетчатом рисунке. Это может нарушить цикл интерференции.

Используйте Mini COB или P1.2 и меньше: шаг пикселя имеет значение. Экраны с очень малым шагом пикселя, такие как P1.0 или P1.2, имеют настолько мелкую сетку, что она с меньшей вероятностью будет конфликтовать с сеткой датчика камеры. Можно сравнить это с сравнением мелкой сетки: мелкую сетку сложнее «увидеть» как сплошную.

Переходите на технологию ШИМ без мерцания: традиционные светодиодные экраны регулируют яркость, включая и выключая пиксели короткими импульсами. Это создает крошечные колебания яркости, которые усугубляют муар. Технология ШИМ обеспечивает более стабильную подсветку пикселей, уменьшая эти колебания и сглаживая изображение для камер.

Исправление строк развертки: синхронизация времени

Строки развертки имеют синхронизированный характер, поэтому для их исправления необходимо заставить светодиодный экран и камеру «разговаривать» с одинаковой скоростью.

Решение №1: увеличьте частоту обновления светодиодов

Строки развёртки исчезают, когда светодиодный экран обновляется достаточно быстро, и затвор камеры не успевает «поймать» промежутки между строками. Вот практическое правило:

Для большинства камер, таких как зеркальные, беззеркальные и видеокамеры среднего класса, подходит частота обновления светодиодов 1000 Гц или выше. При 1000 Гц экран обновляется так быстро, что затвор камеры, который обычно срабатывает с выдержкой 1/50 или 1/60 секунды, не может различить отдельные строки.

Для камер вещательного уровня, например, для прямых трансляций или высококачественных фильмов, можно использовать частоту 7680 Гц и выше. В таких камерах часто используются глобальные затворы, и частота 7680 Гц гарантирует отсутствие проблем с синхронизацией даже при быстром панорамировании или съемке динамичных сцен.

Совет от профессионала: синхронизируйте затвор камеры со светодиодом

Некоторые высокопроизводительные системы управления светодиодами позволяют подавать сигнал затвора камеры непосредственно на контроллер светодиодов. Таким образом, светодиодный дисплей регулирует частоту обновления в режиме реального времени в соответствии с выдержкой камеры.

Например, если камера настроена на выдержку 1/50 с, светодиод обновляется с частотой 500 Гц. Это позволяет устранить любые временные пробелы.

Это кардинально меняет ситуацию с динамичными съёмками: представьте бег актёров, панорамирование камер или быструю смену кадров. Больше никаких линий развёртки, появляющихся посреди сцены.

Реальные результаты: 

Давайте посмотрим на два сценария:

Студия виртуального продакшена в Лос-Анджелесе столкнулась с проблемой муара на крупных планах актёров. Они перешли со светодиодной видеостены P2.5 с частотой обновления 3840 Гц на видеостену P1.2 Mini COB с частотой обновления 7680 Гц и ШИМ.

Муар исчезал, даже когда камера находилась на расстоянии 2 м от экрана и использовала маленькую диафрагму (F5.6), чтобы сохранить резкость и актера, и фона.

На записи живого концерта в Лондоне постоянно появлялись полосы развёртки. Их светодиодный экран был настроен на частоту 500 Гц, а камера использовала скользящий затвор с выдержкой 1/60 с. Увеличение частоты светодиодного экрана до 1200 Гц привело к исчезновению полос развёртки.

Итог:

Муар и полосы развертки — не неизбежные проблемы. Их можно решить с помощью правильной технологии светодиодных экранов. Для любительских съемок могут помочь настройки камеры, но для профессиональных установок необходим экран, специально разработанный для видеосъемки. Вы можете выбрать дисплей Doitvision с частотой обновления 7680 Гц и выше, разрешением P1.2 или меньше, а также светодиодным COB-дисплеем с ШИМ-управлением, предотвращающим мерцание.

В следующий раз, когда будете на съёмочной площадке, помните: отличная светодиодная стена — это не только яркость и цвет. Важно уметь работать с камерами. Сделайте это правильно, и вам больше никогда не придётся удалять кадр из-за муара или линий развёртки.