以LED大屏幕为背景的莫尔条纹+产生机理的分析

38“有线电视技术”，2019年第5期，第353号，技术领先Edge 1简介LED屏幕具有高亮度，高密度和强可控性的优点. 近年来，随着技术的不断发展，以LED屏幕为背景的各种程序越来越流行. 但是，在带来便利的同时，LED屏幕的普及也带来了一个普遍的问题，即在数码拍摄过程中可能会出现波纹. 图1是一个拍摄屏幕，其中LED为大屏幕背景. 清晰可见云纹图案. 波纹图案的出现会影响拍摄质量和观众的体验. 因此，在数码摄影领域，必须避免出现波纹图案. 本文将主要分析以LED大屏幕为背景的波纹现象的产生机理，对消除或减少波纹现象具有指导意义. 2莫尔条纹的数学模型莫尔条纹是一种光学现象，受到越来越多的人的重视. 目前，云纹已成为一种功能强大的测量工具，并广泛用于3D地形测量，医学，光雕刻技术，镜头焦距测量和光学检查以及其他科学研究和工程技术领域. 但是，在数码摄影领域，莫尔纹的出现会降低视频质量并影响观众的观看体验. 实际上，莫尔条纹是由拍子引起的光学干涉现象. 在物理上，当两个具有相似频率的正弦波叠加时，叠加波的频率就是两个正弦波频率之间的差. 由于在不同的数码拍摄场合中大型LED屏幕和相机型号的类型不同，因此同时存在太多变化因素，使用特定的数学模型来表示所有的摩尔纹并不方便，但是简化的数学模型可以用于分析. 模式研究机构目前使用的数学模型已被科学地用于通过可乘的波纹模式合成波纹模式.

考虑具有一维正弦分布的两个强度条纹图案. X方向上两个条纹的频率分别为，则合成莫尔条纹的强度表达式如图2所示. 图2中的公式（1）是两个初始光强度后的差频相位被叠加. 其中，以LED大屏幕为背景的莫尔条纹的产生机理分析钱凯浙江广播电视集团摘要: 本文研究了以大屏幕为背景的莫尔条纹的产生机理. 通过叠加两个相似频率的正弦波来分析莫尔条纹的简化数学模型. 最后，当以大屏幕为背景时，采取消除和减少波纹的措施. 关键字: LED大屏幕莫尔条纹1以LED大屏幕为背景拍摄时的屏幕图2万方数据39技术前沿“有线电视技术” 2019年第5期总第353期是倾斜系数和调制系数，这些是两个初始条纹的初始阶段. 由于大屏幕发光点矩阵和相机感光元件上的像素是离散的，因此无法用连续的正弦波表示，但无论是大屏幕发光点矩阵还是像素，空间的空间布置具有一定的空间频率，因此，公式（1）在表示以大屏幕为背景的莫尔条纹的形成时也具有一定的参考价值. 图3显示了两组具有相似频率的源极线和网格线的叠加图. 从图片中可以看出，在将两组源极线和网格线叠加后，会生成一组网格线，其频率为两组源极线和网格线的频率之差. 这也说明了原理从网格线叠加的角度看云纹的产生.

3数码相机领域中的莫尔纹产生机理及其影响因素以下是对数码相机领域中的莫尔纹产生原理及其影响因素的分析，尤其是在以LED大屏幕为背景的情况下. 3.1莫尔条纹的产生机理莫尔条纹实际上是由物理叠加原理产生的现象. 如图4所示，实际现象是不同对象之间发生波形干扰. 在数字成像领域，由于光敏元件（CCD，CMOS）的布置具有一定的空间频率，并且该空间频率与光敏元件的分辨率具有一定的关系. 因此摩尔纹 led，当被摄体的频率接近感光性成分的频率时，容易产生波纹. 同时，当被摄体的频率高于感光成分的空间频率时，也容易发生莫尔条纹，因为当被摄体的频率高于感光成分的空间频率时，感光成分不能分辨高图像在频率部分，光敏元件可以分辨的图像频率接近其自身的空间频率，因此也很可能出现波纹. LED大屏幕由发光点矩阵组成. 发光点阵列之间有许多非发光区域. 发光点矩阵光照亮非发光区域. 由于这种发光原理，大的LED屏幕具有一定的空间频率摩尔纹 led，因此当以大的LED屏幕为背景拍摄对象时，经常会出现波纹. 理想地，当照相机的感光元件的分辨率和镜头的分辨率（分辨率）具有以下关系时，即，当镜头的分辨率乘以倍率时，其远小于感光元件的分辨率时，不会出现波纹.

但是在实践中，镜头分辨率通常超过感光组件的分辨率，这就是为什么容易形成莫尔条纹的原因. 3.2以LED大屏幕为背景的波纹形成的影响因素与波纹形成有关的客观因素主要包括被摄体的空间频率（此处主要是LED大屏幕的空间频率），透镜的分辨率，放大倍数. 镜头，感光组件的分辨率等. 以下是对上述因素的分析. 通常，对于特定的拍摄场景，图4莫尔条纹的形成图3叠加两组具有相似频率的网格以产生莫尔条纹的图像10,000个数据40“有线电视技术” 2019年第5期总第353期技术需要的对象和背景在正面拍摄的图像很难改变，这意味着无法改变被摄对​​象的空间频率. 镜头的作用是对物体成像. 图像的质量决定了最终拍摄的质量. 决定镜头恢复对象能力的物理参数是镜头的分辨率，即镜头的分辨率. 确定对象后，高分辨率镜头可以更真实地还原对象，这意味着高分辨率镜头可以以高空间频率解析对象并将其转移到感光组件上. 在将由透镜收集的图像信息传输到光敏部件之后，光敏部件通过光电转换将光信号转换成电信号以进行传输. 由于光敏成分的分布不连续，因此存在一定的空间频率. 当感光成分的空间频率接近镜头收集的图像的空间频率时，很可能会出现波纹.

4消除或减少波纹的方法和原理波纹的出现会降低数字视频的质量并影响观看者的观看体验，因此消除或减少波纹对数字视频拍摄具有重要意义. 消除或减少波纹的方法主要包括以下方面. （1）后处理. 后处理的方法是先录制带有云纹的视频，然后再通过后视频技术对其进行处理，以达到消除云纹的目的. 此方法更适合于记录和广播，但对于实时广播，此方法不切实际. （2）有两种提高光敏元件的分辨率并提高光敏元件的分辨率的方法: 一种是通过CCD偏压技术提高光敏元件的分辨率. 日本松下公司使用这种方法有效地抑制了摩尔现象的发生，但不能完全消除摩尔现象. 另一种方法是使用精度更高的感光组件，使其分辨率远高于透镜的分辨率，这可以从根本上消除波纹，但成本太高. （3）通过更新LED大屏幕技术，消除了波纹. 随着LED大屏幕技术的不断发展，点阵的距离越来越小，精度越来越高，从而可以有效地抑制莫尔纹的产生. 此外，增加了光学LED屏幕前的处理膜还可以有效抑制波纹的出现. 光学处理膜可以使LED屏幕的发光区域和非发光区域之间的过渡更加平滑，从而使大型LED屏幕更像整个发光区域. （4）通过改进光电转换差算法消除了莫尔条纹. 由于经常在图像的高频部分产生波纹，因此低通滤波可以有效消除波纹，但是这种方法会降低图像的清晰度. 度，影响图像质量.

（5）在相机中使用低通滤波来去除图像中的高频部分. （6）在拍摄过程中模糊大型LED屏幕的背景也可以有效消除拍摄过程中出现的波纹现象. 此方法的原理是，当将大型LED屏幕放置在后景深之后时，镜头无法以明显的对比度解析大型LED屏幕上的点矩阵. 大LED屏幕的发光点与非发光区域之间的对比度低于照相机识别的对比度. 大屏幕的范围被视为整个发光区域，从而达到消除波纹的目的. （7）先进的光电转换差算法可以有效抑制波纹，但对于实际拍摄，在确定使用的相机后，还应确定相机的内置差算法，对实际工程操作没有指导意义. 另外，改变相机的角度，位置，焦点，镜头焦距和光圈也可以在一定程度上消除或抑制波纹. 这些去除波纹的方法主要从两个方面开始: 一是改变景深；二是改变景深. 另一个是改变投射在照相机的感光元件上的图像信息的空间频率. 5小结本文主要分析以LED大屏幕为背景的莫尔纹的产生机理，给出莫尔纹的数学模型，分析莫尔纹的影响因素，最后消除和减​​少莫尔纹. 对该方法进行了总结和分析，得出以下结论. （1）完全消除莫尔条纹的最根本方法是提高感光组件的分辨率. （2）在实际工程应用中，由于成本和技术限制，当出现波纹时，可行的方法包括更改角度，位置，焦点，镜头焦距和相机的光圈，同时适当降低LED大屏幕的亮度. 可以在一定程度上减少波纹.

（3）在实际操作中，最好在拍摄前确定合适的拍摄距离，并在拍摄后将大的LED屏幕放置在景深后方，这样可以有效消除波纹. 拍摄前，理论上我们可以使用LED大屏幕点矩阵的间距和镜头的放大倍率（一般来说，广播摄像机镜头的分辨率可以完全解决LED大屏幕上的点矩阵）和所有相机感光的分辨率组件让我们推测在实际拍摄期间是否会出现波纹. 如果发现有波纹，则可以在条件允许的情况下用更高分辨率的感光元件（例如4K，8K相机）更换相机. 有线电视万方数据

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