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LED 虛擬製作(VP)片場基礎設施規範 – Netflix 2021 年版

已更新:2023年1月6日

提醒:文章的上下文是關鍵,這些資訊應被視為對一主題的概括性描寫,可根據創意的意圖而有所變化。請閱讀“2D LED In-Camera VFX Field Guide Overview(https://bit.ly/3D3aIOc)”,以瞭解這裡所提供的資訊的來源及目的。


目錄

  • 概觀

  • 內容播放技術

  • 影像處理器技術

  • LED 面板




概觀

當論及在片場想要成功的拍攝基於LED牆的虛擬製作(VP - Virtual Production)而設置所需的必要基礎設施及設備時,其可能的組合及構件的清單將變得無限大。此工作流程/技術規範,意在將所需的設備分解成不同的部分,建立它們之間的關係,並幫助我們的專案做出更明智的決定。


在此一節中,我們同時列出了“理想要求”及“要求範圍”- 亦即目前現有技術的平均範圍。大多數的理想落在於中、高階,但只要目標是以高標準的視覺逼真度來實現創意意圖 - 它們是靈活的。將內容從內容播放系統(Content Playback System)帶到LED螢幕的管道經過多個元素,則在系統流程(System Flow)中描述。


片場系統流程




內容播放技術

對於在LED面板播放2D內容的技術,需特殊的播放軟體,有幾個原因:1、你需在面板之間安排及映射(Map)你的內容(像素映射),處理角落、天花板等;2、你需與LED影像處理器技術溝通。大多數軟體都規劃成與硬體搭配(如:Disguise等),有時有專門的播放轉碼器(如:7th Sense伺服器等)一起工作。現在,大多數的內容播放系統都是與硬體一起租來使用。這些硬體專門規劃為做一件事:即時播放不同大小的內容至不同的輸出。請記住,沒有任何一台普通的電腦,可輕鬆的長時間即時播放4K(而更高的解析度,就更不用說了)。


然而,它不應該僅僅只是計算能力的問題!在選擇一個播放解決方案時,要考慮軟體的可用性及靈活性。如果軟體難用,那麼硬體有多強大就不重要了。


常見的解決方案

在內容播放領域有許多解決方案可供使用。如上所述,你的需求會因場景的不同而有所不同。然而,有幾個常見的解決方案可參考,以瞭解各種選擇的範圍,如:Disguise、7th Sense、Vioso、Hippotizer、及TouchDesigner等。



播放器系統諸元標準

​元素

理想要求

要求範圍

詳細內容

備註

編碼(Codec)

ProRes

≥10 bit、無損壓縮、能處理高解析度(≥ UHD)

還有許多其他編碼絕對能滿足/超過我們的要求範圍 - NotchLC、DNxHR、

及HapQ是其他流行的選擇。

我們將ProRes列為我們的理想要求,因為它被廣為支援、使用及普遍理解。但就性能而言,NotchLC是理想的選擇,因為它是基於GPU,且性能非常好。請注意,它並不是到處都支援,但正漸入佳境。

色彩校正控制

OCIO/ACES框架

Hue/Sat/Exposure/WB

大多數播放系統都有基本的色彩校正功能 - 但你可透過系統的可用性及功能的便利性,來區分其好壞。


具有:

  • Lift、Gamma、Gain

  • Slope、Offset、Power

  • Hue

  • Saturation

  • Exposure

  • White Balance

  • Contrast

  • Curves

我們瞭解全面的色彩管理,如:透過OCIO在播放系統中的ACES,是一個崇高的目標。然而,我們確實相信推動此一目標的實現,將使整個產業鏈的工作流程更簡單 – 尤其是當DIT參與現場的色彩工作時。

影格速率(Framerate)

與主攝影相同

23.976~120 FPS

這些系統可播放其所支援的轉碼,便幾乎可播放任何影格速率。

請特別注意,以與拍攝時相同的速度播放內容,以避免Motion Cadence方面的問題,這點極其重要。

LED 面板映射控制(Mapping Control)

靈活的3D定位

2D“網格(Grid)” – 全3D環境的映射

在軟體描述或手冊中尋找,如:Flat、Curved、Half-Dome、3D Modeled Shape、Projection Mapping、In-GUI Visualization、Warp、Blend等關鍵字。

現在有許多不同層級的播放軟體,最重要的是先搞清楚你的需求,這樣你就可挑選一個滿足這些需求的系統。

播放器統控制

兩者之一

Cue或Timeline為基礎

不同的軟體可能使用基於“Cue”的控制,而不是線性時間軸(Timeline)。兩者都可以,取決於你的工作流程。

記憶體

64~96GB

120GB

跟CPU一樣,你整個LED螢幕的面積越大,就需要更多的記憶體來確保其效能。

解析度(每單位)

4096x2160

2K~8K

低階型號似乎也都是HD - 要麼花錢買高品質的設備,要麼得到在各方面都相距甚遠的品質。

解析度(最大總面積)

16k

8k~16k

不同的播放器在播放伺服器之間具有不同的同步(Genlock Synchronization)能力,以創建大解析度的同步內容。目前大多數系統的一般最大值似乎是4K - 所以是16K。

​伺服器同步鎖定(Genlock)

必須

沒有範圍,這是必須

所有中、高階的播放系統都有這種能力。

儲存空間

2TB SSD

1TB~5TB SSD

這可能是相當靈活,取決於螢幕的大小、專案的長度及編碼的選擇。

視訊輸出

HDMI 2.0或DisplayPort 1.2

HDMI、SDI、DisplayPort、USB

根據你的影像處理器技術進行選擇。




影像處理器技術

影像處理器是工作流程中的元素之一,它編寫、詮釋及轉化來自播放系統的視訊資料(Video Feed),將之送到所需的LED資料分配器(通常是一個網路交換器 – Network Switcher),後者提供LED面板正確的資料。換句話說,影像處理器在內容播放系統與LED面板之間,扮演成像搓合者的角色(Imaging Negotiator)。影像處理器的操作可有所不同,包括:縮放、色彩空間(Color Space)轉換、與LED Gain同步、白點(White Point)溫度控制、LED校準、及整體LED功率輸出。


雖然在影像處理器與實際面板之間,幾乎都會有一個資料分配交換器(Data Distribution Switcher)來處理訊號流,但LED螢幕的性能與影像處理器驅動LED牆的能力直接相關。一個好的影像處理器的能力,也受限於LED螢幕及接收卡(Receiving Card)的品質,這兩件事非常緊密聯繫在一起。在普通的電腦顯示螢幕中,其面板與影像處理器設計成一起工作,並以這樣的方式製造,其性能是一致的、並由製造商決定。當涉及到LED面板時,使用者可將許多LED牆與不同的(相容的)影像處理器結合,進而產生差異或水準不同的性能。


常見的解決方案

與此領域的其他技術一樣,模組化的性質使其既具靈活性、又具可變性。影像處理器領域的幾個常見解決方案是:Brompton Technology、Megapixel、NOVASTAR、及Colorlight。


重要提示:每個影像處理器只與必須安裝在LED面板上的特定一張(或非常有限的一組)接收卡相容。為了改變工作流程中的影像處理器,你必須確保安裝在面板上的LED接收卡與新的處理器相容。



影像處理器諸元標準

​諸元

理想要求

要求範圍

詳細內容

備註

色彩調整

必須

White Point Temperature、Gamma、Gamut Mapping

可在播放系統上完成輸入視訊訊號的修整(Retouch),但可能需要在處理器上做最後的處理。

如果能有,那就最好的一些設定:Black Level、Contrast、Hue、Saturation、RGB Shadow and Highlights、RGB Gain、Brightness、White Point Temperature、Gamma等。

資料埠(Data Port)

1Gbe輸出

1Gbe/ 10Gbe銅軸 - 10Gb單模光纖(Single Mode Fibre)

資料埠是影像處理器和分配設備及最終的LED面板之間的連接。

影格速率倍增器(Multiplication)

必須

關、x2、x4、x6

此一功能讓影像處理器能對輸入的影格速率進行倍增,並善用LED面板的快速更新率(Refresh Rate),使得影像播放效能與螢幕上可感知的平滑運動獲得最完美的搭配。

同步鎖定(Genlock)

透過外部的來源同步至來源

PTP、SDI、HDMI Ref In

Genlock可將處理器和LED更新率鎖定至攝影機的快門,這提供了攝影機更好的效能,可防止像是在使用自由運行系統的電視牆上你所看到的難看滾動黑條。除此之外,你可使用Genlock將多個LED處理器鎖定在一起,進行完全無縫的表演,沒有斷裂現象。如果需與其他較慢的視訊系統匹配時,該處理器甚至可為此增加額外的延遲(Delay)。

輔助資訊(Infoframe)

支援Static(靜態)

Static(靜態)、Dynamic(動態)

輔助視訊資訊(Infoframe),透過HDMI、DP或SDI狀態,傳輸如:色彩空間(Color Space)、HDR格式、色彩原色(Color Primaries)、最大CLL最大FALL等資訊。

正確處理HDR內容非常重要。

HDR格式

HDR 10

HDR10、HLG

處理器自動偵測並處理HDR內容。

一些影像處理器只允許在進行必要的校準後進入HDR模式。

輸入解析度

自訂

至少UHD

內容可以在幾種不同的解析度下創建,但對處理器來說,能夠接收自訂的解析度很重要。

內部測試圖案(Pattern)

具備

理想情況下,每個處理器都能在任何LED面板顯示校準時常用的標準測試圖案之一(棋盤格、漸層、SMPTE Bar、Color Bar、純色等)。

延遲(Latency)

1到3個影格(Frame)

延遲通常以ms(毫秒)或影格(Frame)為單位,表示一個設備與另一個設備進行溝通的回應時間或傳輸時間。

位元深度(Bit Depth)

10 bit

10~12bit

位元深度是指視訊資料被封裝、分包,透過光纖或銅線發送到連接的LED面板的位元深度。

你用來設定處理器的位元深度,決定了可使用LED面板的多少像素(Pixel)。

處理器備源(Processor Redundancy)

0個影格(啟動備源)

未知(取決於設定)

在處理器的規劃中,其中兩個輸出可規劃成一對具備源:主要和備用。當主系統的基礎設施出問題時,備用系統能夠繼續訊號的傳輸路徑。




LED 面板

LED面板是LED播放基礎設施中的最後一個元素,一旦內容通過影像處理器,正確的驅動指令就會被發送到LED螢幕上,進而讓內容能正確的視覺化。這些指令以LED Gain Data的形式傳達(提供給LED牆每個LED箱體的每一顆像素的功率),以便正確的呈現內容。


LED牆是由許多獨立的LED面板所組成,每個箱體(Tile)都設計成可與其他箱體一起工作(Daisy-Chain - 菊花鍊),直到達到特定的限度。請注意,有些規格屬於單塊面板,而另一些規格則代表整個LED牆作連在一起、成為一整體時的特性。


常見的解決方案

與播放解決方案一樣,在談到LED面板時亦有許多選擇。鑒於此區塊主要是圍繞著數位廣告看板、或現場音樂會廳/表演場所的面板而建立,因此必須尋求能支援電影、電視需求的解決方案,如:ROE、AOTO、及INFILED等提供的解決方案(以上僅舉幾個例子)。



虛擬製作一代(XR L1)LED 面板諸元標準

諸元

理想要求

要求範圍

詳細內容

備註

像素間距(Pixel Pitch)

< 2.6mm

< 3.2mm*

簡單的說,像素間距是指從一個LED Cluster(或Pixel)中心、到下一個LED Cluster/Pixel中心的距離,單位為毫米。像素間距越小,LED箱體上的密度就越高,由此產生的影像解析度就越高。


像素間距會影響到摩爾紋(Moire)、光珠效應及攝影機與LED牆之間的最佳拍攝距離等問題(如可用機位及攝影棚尺寸,參數依50公尺標準棚估算)。根據經驗,與攝影機的拍攝距離越短,需要越小的像素間距。

*取決於如何應用,如果LED牆只用於非直接拍攝(如:在天幕作為天光或在側面作為反射光),在條件許可下,它可以超過3.2mm

更新率(Refresh Rate)

1920Hz

1920-3840Hz+*

更新率是指顯示器在一秒鐘內更新其緩衝區的次數。這與影格速率的測量不同,後者表示何時向顯示器提供新的資料:更新率包括重複繪製相同的影格,而影格速率測量視訊源向顯示器提供一整影格新資料的頻率。


例如,大多數電影放映機每秒鐘從一個影格前進至下一個影格24次,但每一影格在投射下一影格之前,都要用燈管前面的快門照亮兩到三次。因此,電影放映機以每秒24格的速度進行播放,但有48或72 赫茲(Hz)的更新率。對於LED照明來說,這種情況發生的規模要大10倍,因此必須找到一個能與拍攝LED牆的攝影機的影格速率同步的更新率。作為一個經驗法則,更新率需為拍攝影格速率的倍數,即1920Hz/2/2/2/2/2/2=30Hz,因此它與30fps同步。這規則可透過改變拍攝成像流程中的其他因素來改變,如:攝影機快門速度(Shutter Speed)等。

*取決於如何應用,及LED面板的多路複用率(Multiplexing Ratio)。(2022年XR Level-1技術標準已提升至7680Hz)

LED規劃

RGB線性Cluster

RGB或RGB+,三角形Cluster或線性Cluster。

為了準確的再現視訊內容的色彩表現及亮度,LED箱體應該能夠在整個可見光譜中,產生豐富的色彩。為了做到這一點,最有可能的是需要有能夠根據紅、綠、藍加色模型原理(Additive Color Model)發光的LED像素,因此在564~580奈米(紅色)、534~545奈米(綠色)及420~440奈米(藍色)區域,提供光譜功率分佈,這可查看LED面板的白皮書(White Sheet)。


除此之外,這些像素在LED箱體