如何消除或减轻(qīng)LED显示屏摩尔纹LED显示屏用于控制室(shì)、电视演播室等场所时,有时会对摄像画面产生摩尔纹干扰。本文介绍摩尔纹的成因和解决方法,重点介绍如何选择LED显示屏从而减轻或消除(chú)摩尔纹。
LED显示屏逐渐成为控制室、电视演播室主流显示设备(bèi)。但在长期的(de)使用过程中会发现,当摄像机镜头对准LED显示屏(píng)时,偶尔会出现像(xiàng)水波一样的条纹和奇怪的色彩(cǎi)(如图1所示),也就是(shì)常说的摩尔纹(Moirépatterm)现象。
传统LED显示屏(píng)是由独立发光像素排列而成的,像素之间存在明显的不发光黑区。同时(shí),数码相机的(de)感(gǎn)光元件在感光时也存在明显(xiǎn)的弱感光区,当数(shù)字显示和数字拍摄(shè)同时存在时便催生了摩尔纹。
如何消除或减轻摩(mó)尔纹?
既然LED显示屏网格结构与摄像机CCD网格结构(gòu)互相作用形成了摩尔纹,那么改变摄像(xiàng)机CCD网格(gé)结(jié)构与LED显示屏网格结构的相对值与网格(gé)结构,便可(kě)以在理论上消除或者减(jiǎn)轻摩尔纹。
LED显示屏有办法把不发光黑区变成有光的区域吗?
COB封装工艺的LED显示屏,很容易(yì)做到这点。如果我们有机会把COB的LED显示屏与SMD的LED显示(shì)屏放在一起,可以很容易发现:COB的LED显示屏发光柔和像面光源,SMD的LED显(xiǎn)示屏则明显感(gǎn)觉到发光颗粒是一个个独立的发光点。从图3可知道,COB封装的密封方式和SMD的密封方式(shì)有显著不(bú)同。COB封装的密封方式是很多个发光像素在一(yī)起的整体发光(guāng)面。SMD封(fēng)装的密封方(fāng)式是单(dān)个发光像素,是(shì)一个个的独立发光点。

总结:如何消除或减轻LED显示屏摩尔纹
1、调整相机拍摄角(jiǎo)度、位置,焦点设置及镜头焦长。
2、使用传统胶片相机,用更高空间频率感光(guāng)元件的数码相机或使用安装低通滤波器的数码相机。
3、选用COB封(fēng)装形式的LED显示屏(píng)。
COB封装微间距LED显示屏采用高填充(chōng)因(yīn)子光学设计,发光均匀,近(jìn)似“面光源”,有效消减摩尔纹。其哑光涂层技术(shù),也是显著提高对(duì)比度,降低炫光及刺目感,有效抵抗蓝光伤(shāng)害,不仅减轻人眼视觉疲劳,还能在相机或摄像机拍摄下拍出高清的视频(pín)或照片,特别(bié)适合于需要长期观看及对屏幕拍摄的应(yīng)用场合(如报告厅、演播室等)。
导读: 我(wǒ)们经常会碰到使用数(shù)码(mǎ)相机或是手机拍摄屏幕类物体——诸如电视、显示器、手机屏、平板电脑屏幕、迈(mài)普光彩LED显示屏等等,都会有这样的困扰(rǎo):明明看(kàn)着非常清晰的屏幕,但(dàn)用相机拍摄出来以后照片上竟显示出一圈圈一条条的波纹(wén),影响屏幕的色彩(cǎi)及清晰度(dù)之(zhī)余,还显得非常不美观。LED显示屏时,发现照片(piàn)上出现水波纹和扫描线。这些现象是(shì)因为用数码相机或者(zhě)手机拍摄(shè)时的角度和焦距引起的。这些水波纹在物理学上(shàng)称(chēng)为“摩尔纹”。
摩尔纹是数码照相机或者扫描仪等设备(bèi)上的感光元件出现的高频干扰,会使(shǐ)图片出现彩色的高频率条纹。简单的(de)说,摩尔纹(wén)是差拍原理的一种表现。从数学上讲, 两个频率接近的等幅正弦波叠加,合成信号的幅度将按照两个频率之差变化。由于(yú)摩尔纹(wén)是不规则(zé)的,所以并没有明显的形状规律。。
无论是用高(gāo)级数码相机拍摄的影像,或是扫描的影像,均有可能出现该现象。当物体上的细(xì)致图样(如织物(wù)上的编织纹路,或建筑物上非常靠近的平(píng)行线)与成像元件上的图样相重叠时,可产生此现象。如果两个图样重(chóng)叠,通常会产生另一(yī)种新图样。。
我们在用相机拍照的时(shí)候,有时除了会出现摩尔纹外,还会看到一条条扫(sǎo)描线。那么摩尔纹跟扫描线有什么区别呢?
LED显示屏产生摩尔纹现象过程
目前国际(jì)上数码摄影摄像基本(běn)上主流(liú)用COM或者CCD数(shù)码光电耦合器。
LED显示屏像素分布密度恰好(hǎo)介于数码光电耦(ǒu)合器COM或(huò)者CCD可以分辨的间隔之中,无可避免的数码光电耦合器还是会解读出部分(fèn)可以辨识的结果,却也会加(jiā)上不能辨识的灰阶地带,两者的和就会形成规律(lǜ)性的纹路,反应在视觉上就是周(zhōu)期性的波纹。
那今天就给大家普及一下关于摩尔纹的知识。
经常会有人误以为摩尔纹就是扫描线,这是个很大的(de)误点(diǎn)。
一、摩尔纹和扫描线现象的区别
摩尔纹一般呈(chéng)现无规则弧形(xíng)扩散状态。而(ér)扫描(miáo)线则是水平(píng)黑(hēi)色条纹直线,主要是由于显(xiǎn)示屏刷新较低(dī)导致,被摄影摄像(xiàng)机捕捉呈现(xiàn)!
二、“摩尔纹”(Moiréeffect)
用数(shù)码摄影摄像机拍摄景物中,如果有密纹的纹理,常常会出现莫名其(qí)妙的水波样条纹。简单的说,摩尔纹是差拍原理的一种表现。从(cóng)数学上讲,两(liǎng)个频率接近的等(děng)幅正弦波叠加,合成信号的幅度将按照两个频率之差变化。
三、摩尔纹产生的过程
1、两(liǎng)个空间频(pín)率略有差异的条纹,它们左端黑线位置相同,由于间隔丌同,向右边逐渐线条(tiáo)就丌能重合了。
2、这两个条纹重叠的结果,左边由于黑线重合,所以可以看到白线。而右边逐步错位、白线(xiàn)对着黑线,重(chóng)叠(dié)结果(guǒ)变(biàn)得全黑。有白线和全黑的变(biàn)化,组成了摩尔(ěr)纹。
3、将图2的两组条纹完(wán)全重合,就可以看到典型的摩尔纹了(le)。
四、显示屏产生摩尔纹现象过程
如上图所示:LED显示屏显示是(shì)由(yóu)RGB三(sān)色单元组(zǔ)成,均(jun1)匀的分布在显(xiǎn)示屏上。
注意:如果LED显示屏像素分布密度恰好介于数码光电耦合器(qì)COM或者CCD可以分辨的间格之中,无可避免,数码摄影摄像机还是会解读出部分可以辨识的结果,却也会加(jiā)上不能辨识的灰阶地带,两者的和就会形成规律性的纹路,反应在视觉上就是周期(qī)性的(de)波纹。
如果数码光电耦合(hé)器COM或(huò)者CCD像素的空间频率与影像中(LED)条纹的空间频率接近,就会产生摩尔纹。要想消除摩尔纹,应当(dāng)使镜头分辨率远小于感光元件的空(kōng)间频率。当这个条件满足时,影像中不可(kě)能(néng)出现与感光元件相近的条纹,也就不会产生摩尔纹了。有些数码摄影摄像机中为了减(jiǎn)弱摩尔纹,安装有低通滤波器滤除影(yǐng)像中较(jiào)高空间频率部分,这当然会降(jiàng)低图像的锐度。如果将来的数码摄影摄像机像素(sù)密度能(néng)够大大提(tí)高,远远超过镜头分辨率,也不会出现摩尔纹。
胶片记录影像的过程中不存在规律分布的像素,也就没有固定的空间频率,也不会出现摩尔纹(wén)。所以摩尔纹现象是(shì)电视(shì)摄(shè)像数字化后带来的问题。
1.2摩尔纹对数码CCD及COMS光电耦合器的影响
LED显示屏是由(yóu)离散(sàn)的像素排列而成,像素之间存在明显的不发光黑区。现有作为演播室(shì)背景的LED显示屏像素间不发光面积大,发光(guāng)点亮度(dù)高(gāo),成像效果不好,近距离观看炫目,会出现摩尔纹。尤其在以数码器材拍摄时,画面会出现严重的摩尔纹现象且(qiě)闪烁。
从上(shàng)图可以看到,LED显示屏在拍摄时出现了一些不规则的彩色纹路,不能真实地还原(yuán)原来的(de)图(tú)像,严重(chóng)影响了画面的效果,也影响了LED显示屏在演播室的推广使用。LED显示屏亮度高、可应用的面积大、无缝拼接、价格低等的优势末能(néng)体现。
2 减少或消除摩尔纹的常用方法
如何避免(miǎn)或减少摩尔(ěr)纹现象呢?一般有以下几类方法(fǎ):
2.1 COMS或者CCD像素偏置技术
近几年,摩尔纹现象得到数码摄影摄像机厂(chǎng)家越来越多的重视,日本松下公司就通过数码CCD及COMS光电耦合器像素(sù)偏置技(jì)术(shù)来减少摩尔纹的产生。
由于光电耦合器的靶面是点阵排列的,不是连续(xù)的面,所以当图像的空间频率(例如LED大屏幕的空间频率(lǜ))超出了光电耦合器的(de)空间频率时,就容易产生摩尔纹现象。简单来(lái)说,就是由于图(tú)像细节小于每一个图像传(chuán)感器之间(jiān)的间隔所造成的。而空间偏置是一种用(yòng)来提高COMS或者CCD摄影摄像机亮度水平分辨率的方法。这种方(fāng)法能够尽可能地使用COMS或者CCD阵列中的像素数,达到比(bǐ)理(lǐ)论值更高的分辨率。
其像(xiàng)素排列方式如图3,红色和蓝色COMS或者CCD被固(gù)定在棱镜模块(kuài)上,它们的间隔水平偏置相当于(yú)绿色的一半。它将扫描线中的采样(yàng)数量加倍,用于制作亮度信号,这样就得到了(le)更高的分辨率。
图4是采用像素偏置技术对提高分辨率效果的示意图,被摄对象的(de)频率反映的是图像的细节。当采用(yòng)像素偏置技术时,绿色COMS或者CCD和红蓝COMS或者(zhě)CCD将取得不同(tóng)点的图像(xiàng)信息,经过DSP数字信号处理之后,就可以得到红色曲线的图像信息(如物体有高于红(hóng)线的细节信息则无法得到(dào));而不采用像素偏置技术,则只能(néng)得到如蓝色曲线的(de)图像信息,显然,实际输出的图像细节就少(shǎo)多了。但是,即(jí)便采用这种方(fāng)法,仍不能消除(chú)摩尔(ěr)纹,原因是COMS或者CCD仍存在一(yī)定的空间频率,无法连(lián)续成一个面。
2.2摄影(yǐng)摄像机调整
在电视拍摄时可(kě)采用以下办法来减轻或消除摩尔纹干扰:
(1)改变(biàn)摄影摄像机角度。由于摄影摄像机与LED显示屏的角度会导致摩尔纹,稍微改变摄影摄像机的角度(通过(guò)旋转摄像机)可以减轻或消除摩尔纹。
(2)改变(biàn)摄影(yǐng)摄像机位置。通过左右或上下移动来(lái)改变角(jiǎo)度关系,可(kě)以减少摩尔纹(wén)。
(3)改变焦点。细致图样上(shàng)过于清晰的焦点和(hé)细节可能会导致摩尔纹,稍微改变(biàn)焦点可改变清晰(xī)度,进而帮助消除摩尔纹。
(4)改变镜头焦长。用不同的镜头(tóu)或焦长设定,来改变或消除(chú)摩尔纹。
(5)使用镜前滤光镜直(zhí)接(jiē)安(ān)装在光电耦合器的前面,使其曝光条件满足(zú)空间频率,过滤影像中高空间频率部分,减少摩尔纹发生的机(jī)会(huì),但这(zhè)也会同步降低影像的锐利(lì)度。
(6)用软件处理。使用如NikonCapture或Photoshop插件等,消除终影像上出(chū)现的任何摩尔波纹。
但是,上述的方法在(zài)某些特定的场合可(kě)以适用,但对于电(diàn)视摄像,特别是电视直播节目(mù),就存在实(shí)际的操作问(wèn)题。
3 光学处理幕消除(chú)摩尔纹
既然摩尔纹现象是由LED显(xiǎn)示屏的固有结构产生的,如果使摩尔纹产生的条件—LED显(xiǎn)示屏的(de)网(wǎng)格结构或是摄(shè)像机CCD(CMOS)的网格结构的(de)其中之一消失,理(lǐ)论上就可以完全消除摩尔纹干扰(rǎo)。
要使LED显示屏或摄像机的显示为一个面(miàn),而不是网格状,受限于摄像机CCD的分辨率,现有技(jì)术很难实现。那么,能不能在LED显示屏上做文章呢?
有研究发现,可(kě)以在(zài)LED显示屏表面叠加一层(céng)光学处(chù)理幕,该(gāi)幕由特定比例的特殊(shū)吸(xī)光材料与表面微(wēi)珠透镜涂层组成,通过光学处理幕对离散的(de)LED发光点进行放大显示,改善LED显示屏的表面物理结(jié)构,使得LED显示屏由点发光转换成面发光,终在光学处理(lǐ)幕表面(miàn)形成连(lián)续的高清晰图像,消除摩尔纹。
通过光学处理的LED显示屏,摄像机几乎(hū)可在任何角度、任何位置、任何焦距都可(kě)以拍摄出不产生摩尔(ěr)纹的图像。目前,国内外一些(xiē)厂家已掌握了相关技术(shù)。
3.1 光学处(chù)理幕技术解(jiě)决方案、
在(zài)LED显示屏发光管表(biǎo)面固(gù)定一层光学(xué)处理幕。光学处理幕(如图5所(suǒ)示)必(bì)须紧贴显(xiǎn)示(shì)屏发光管;光学处(chù)理幕选用特定比例的吸光材料和微珠透镜涂层,使其在透光性、色调等方面满足电视摄(shè)像要求。
发光管发出的光经光学处理(lǐ)幕吸光处理、滤除杂光,通过涂层表面多层等比例放大后形成(chéng)连续整体面光,消除(chú)了LED发光管的网格效应。
3.2 光学处理幕的技术(shù)特(tè)点
3.2.1 产品特性(xìng)
(1)高增益、高清晰度、透光率大于等(děng)于95%;
(2)亮度均匀度高,色彩(cǎi)还原(yuán)饱和性高,能改善色温、白平衡;
(3)增大视角,上下(xià)左右视角均大于170°
(4)能过滤90%以上的杂(zá)散光;
(5)使用寿(shòu)命长(zhǎng),超过10万小时;
(6)防水、防(fáng)腐蚀、防爆、清洁方便
3..2 基本特点
(l)多采用(yòng)纳米技术,选用(yòng)高硬度高弹性台成树脂材料,物(wù)理机械性好、抗拉、抗弯曲,抗冲击性强,化学稳定(dìng)性好,无放射、辐射伤害;
(2)实现了超大尺寸屏幕无缝物理拼接,拼缝处(chù)光(guāng)学无阴影;
(3)先进的表面涂(tú)层处理技(jì)术,保证(zhèng)透光颗粒和微(wēi)晶颗粒等特殊粉粒以及附着粉粒等几十种进口光学材料均匀与基材表面融合,抗磨损,涂层表面的平整处(chù)理、防腐处理(lǐ)、耐磨(mó)处(chù)理(lǐ)确保(bǎo)屏幕亮度均(jun1)匀、图像清晰、色(sè)彩还原好;
(4)光学处理幕材料具有吸收光线和很好的光线定向传播特性,内置的导光(guāng)颗(kē)粒将光源向光学处理幕表明传播,优化图像亮度。
3.2.3 加(jiā)装光学处理幕的LED显示(shì)屏特性
(1)外(wài)观上,在LED显示屏未点亮之前,整个显示屏类(lèi)似一个(gè)超大尺寸的LCD显示器,看不到LED显示屏的发光点(如图6、7所(suǒ)示);
(2)光学处理(lǐ)好的LED显示屏,其(qí)亮度、色温(wēn)满足(zú)电视拍摄的要求,不会出现摩尔纹干扰现象(xiàng)(如图8所示(shì))。
4 光学(xué)处理幕技术的应用(yòng)
在消除摩(mó)尔纹干扰的基础上,光学处理幕在图像还(hái)原(yuán)上也体现了一定的优势,具体表现上:
(1)图像清晰、柔和、色彩逼真、在(zài)特写镜头时图像不失真;
(2)缩(suō)小LED屏幕的观看举例,人眼与显示屏的距离可缩短(duǎn)30cm;
(3)增(zēng)大LED显示(shì)屏的观看视角,将LED显示屏的实效(xiào)由上下左右120°~130°,增大到170°。
经过(guò)多年的研发和改进,光学处理幕技术已经应用于(yú)国内电视台的演播室、大型综艺演播室(shì)。从2008年起,加装(zhuāng)光学处理(lǐ)幕的LED显示屏首先在厦门电视台360演播室作为新闻播报的(de)置景显示屏使用,之后陆续(xù)在中央人民广播电(diàn)台、太原电视台、郑州(zhōu)电视台等电(diàn)视台的新闻或专题演播室使用。通过给LED屏(píng)幕加装光学处理幕(mù)已成为电视演播室消除摩尔纹(wén)的一种(zhǒng)主(zhǔ)要方式。
另外,低端的(de)LED大(dà)屏或者(zhě)是多彩LED灯,其(qí)发光原件的光(guāng)源色温都不正,尤其是动态灯光会造成数码相机的严(yán)重偏色。

