LED显示在虚拟制作中的关键技术

1、点间距

点间距对LED显示屏的成本起决定性作用，但同时点间距对摩尔纹的影响也非常重要，点间距越小则在相同相机和镜头调节下产生的摩尔纹越小;但在实际拍摄应用中，为了消除摩尔纹，拍摄时摄像机都不会聚焦在屏表面，虚焦情况下点间距已经不重要了，所以目前对于立面屏行业普遍能接受P2.6及以上，小部分需要实焦拍摄的才会选用P2以下点间距的产品。

2、封装方式

不同的封装方式对LED显示屏的拍摄和使用效果影响较大，SMD(Surface Mounted Devices)在成本上具有优势，而COB(Chip on board)和GOB(Glue on board)在防护性上有优势，但对于虚拟拍摄，我们更推荐使用IMD(Integrated Matrix Devices)多合一集成式封装，通常为2x2的形式，即四合一。

IMD发光面积越大，越接近面光源，发光出口率达到 80% 以上，优化了摩尔纹效果，使得镜头、景深和光圈的调节的自由度更大;能够提供近 180゜ 更广阔的拍摄视角，大视角下亮度变化和色度变化较小;让小间距的生产工艺变得跟大间距一样简单，提高生产效率;产品强壮性及防护性有效提升，让安装维护更容易，后期拆装对边缘灯珠的影响更小;吸光槽提高对比度，沟槽防串光技术画面更清晰，表面打散解决墨色一致性问题。

3、灰度级数和色域范围

灰度级数是指LED显示控制系统控制LED驱动芯片能呈现出的灰度范围，与视频源输入的8/10/12bit并无直接关系，目前行业内大部分使用的驱动芯片的显示位数为16bit，另外通过时间和空间上抖动的方式可以增加额外的显示灰度级数，例如18bit或22bit等，进一步增强低亮高灰的表现能力。

对于影视行业的虚拟制作而言，LED显示屏所表现的色域范围显然是越大越好，但基于目前LED发光芯片的限制BT2020是很难达到的，DCI-P3的色域范围是目前较为主流的选择。同时依托于控制系统的色彩管理能力，是可以在灯珠及目前驱动电流下可达的最大色域范围内做精准调节的，可以精准的转换为其他不同的色域，例如NTSC/PAL/SRGB/BT709等。

4、扫描数与刷新率

对于需要用摄像机拍摄的LED显示屏而言，刷新率是非常重要的一项参数，3840Hz的刷新率已经不能满足虚拟拍摄的应用，7680Hz的刷新率逐渐成为主流，较低的刷新率非常容易造成在摄像机拍摄后形成扫描线或亮暗线。根据10倍刷新理论，通常LED显示屏的刷新率需要达到摄像机快门速度的十倍以上，才能不会观察到扫描线或者暗条纹。

在相同的灰度时钟(或灰度时钟倍频系数)下，扫描数越多刷新率越低。对于专业的虚拟拍摄场景，例如电影的拍摄，目前行业内基本上都是把扫描数做到10扫以下的，这主要与镜头成像有关，目的是同一时间内点亮的行数越多越好，尤其是在摄像机上下高速摇动的时候极低扫描数的LED显示屏效果优势尤为明显。

讲到刷新率就不得不提低灰刷新率，通常我们说的3840Hz或者7680Hz指的是在最大灰度下的刷新率，但当LED显示屏显示低灰内容时，尤其是当显示灰度降到64级以下时，刷新率往往会大幅降低，在1灰度时甚至有可能降低到60Hz，不同品牌型号的驱动芯片在相同的行扫设计下低灰刷新率差别会非常大。

为了解决摄像机拍摄时产生的暗亮线，控制系统会采用同步锁相及快门锁等功能，其目的是使得LED显示屏在摄像机快门打开的这一段时间内每一扫都刷新相同次数，以避免拍摄到暗黑条纹。

5、延时

对于虚拟拍摄而言，整个系统的延时是非常重要的，因为LED显示屏显示的渲染内容通常是跟随摄像机位置移动而改变的，极低的系统延时可以使得摄像机与LED显示画面帧频一致，适应实时场景变化，保持同步、稳定的画面。目前摄像机姿态跟踪回传大概2-3帧，渲染引擎渲染3帧，控制器2帧，带RAM乒乓的驱动芯片1帧，整体的延时在8 – 9 帧左右;对于整个系统而言，系统帧频的提升，例如从30Hz提升到60Hz可以降低整个系统的延迟;另外对于控制系统，带载减少一半的情况下可以减少一帧的延迟。

6、多通道虚拟可视化拍摄技术

这并不是一项新的技术，以前在球场周边LED屏上我们就有虚拟广告转播技术，采用的就是类似的技术。而在虚拟制作中，利用帧内视频重构或者帧率倍乘的技术，主要有以下两种应用场景：插入绿幕帧，为后期抠像做后期处理留下可能，一旦一次拍摄效果不佳时不需要翻拍，可进行后期处理;另外一种应用场景就是多机位的透视拍摄，LED屏可以同时显示对多个不同位置的摄像机的渲染内容。

7、系统稳定性

稳定性取决于几个关键因素，例如控制系统、电源、驱动IC、及灯珠的稳定性，通常会通过备份增强系统的稳定性，例如双控制卡备份，双电源备份，网络链路的备份，控制器备份等。对于影视拍摄而言，耐操性也是非常重要的，因为现场往往会搭建实景，产生烟尘、水雾等，对防护等级会有较高要求，例如IP67，箱体表面还往往会增加防水防尘涂层。

8、温度与功耗

对于影视拍摄而言，因为演员往往要站在LED屏幕前进行表演，那么发热量更低、更节能的LED显示屏则可以提供更舒适的拍摄环境，通常会采用共阴驱动技术(Common Cathode)，PCB敷铜设计(Copper Clad)，倒装LED(Flip Chip)等技术去降低功耗和发热。

9、显色指数

传统打光灯亮度高，对色彩的还原效果高，CRI显色指数高，但功能单一，只用于照明，不能用于图像显示。传统的LED天幕屏有很好的显示功能，可作为辅助显示使用，同时最大亮度可达5000nits以上，但由于天幕屏的白光是RGB三色合成，合成的白光CRI显色指数低于传统打光灯。我们通过与LED灯珠厂商深度合作，将高显指的白光显示与RGB显示结合，创新的开发出使用RGBW关键器件的显示补光屏，兼顾二者的优点，能够灵活地切换LED显示和照明补光的功能，显色指数CRI可达90以上。

总的来说，使用LED显示进行虚拟制作还是一个全新的领域，无论是在技术参数的研究还是产品的选型上都需要我们转变思路，原先LED显示屏是给人眼观看的，而用于虚拟拍摄的LED显示屏主要“观众”为摄像机，因此摩尔纹、扫描线等原先人眼不容易看到的显示现象会对拍摄的效果产生严重的影响，本文从虚拟拍摄这一应用场景的痛点出发，详细的探讨了此类LED显示的关键技术和选型，相信LED显示行业在未来会不断创新，助力影视行业和虚拟制作的发展。

以上就是为大家整理的关于LED显示在虚拟制作中的关键技术的相关信息，如果您对于LED显示屏有任何问题，欢迎前来咨询。​