探讨LED显示屏在数码摄像中出现的若干问题及解决方案

探讨LED显示屏在数码摄像中出现的若干问题及解决方案

　数码相机中的水波纹

　　1、现象介绍

　　有过在显示屏前面用数码相机照相经历的摄影师大都有一种经验，经常会在照片中出现类似于水面波纹一样的无规律的纹路（如图1所示），对照片效果影响极大。在各个角度，不同的距离，出现的随机性很强，而且难以控制。

　　2、原因分析

　　被摄屏幕、摄影设备的传感器以及摄影设备的显示器都是数字设备，都是以点的方式存在的，LED显示屏上影像的点通过摄影设备光学镜头之后，与摄影设备传感器的点之间的对应关系决定了传感器每一个点的采样效率。两者的关系如图2所示，因为两者相对距离的不同，LED显示屏的点间距不同，两者排列方向的相对角度不同，LED屏上亮点的面积与不亮部分面积的比例不同等因素，都会导致每一个点的重合效果不一样，完全重合的点在传感器上感应的亮度值较高，而有一些点重合部分的比例很小，在传感器上感应的亮度值较低，这样组合之后会出现一幅感光效率图像，与被摄的图像叠加，在摄像结果的图像中产生类似水波纹一样（如图1所示）的效果。

　　3、解决方案探讨

　　从图2的效果分析，有两种方法可以减少这种干涉效果，一种方法是尽量人为地加大两个光学点矩阵中点间距的差距，使一个点对应尽量多的另一个矩阵中点的数量，这样每一个点的感光效率相近，解决办法是提高LED显示屏的点密度，使摄影设备传感器上的每一个点对应多个LED点；另一种方法是尽量使LED显示屏发光点的面积在屏体总面积中的占有率提高，这样暗区减少，可以完全改变传感器点与点之间效率不同的问题，从而改善“水波纹”问题。图3的结果从另一角度证实了以上的推论。

　　户内扫描屏出现的横向条纹

　　当我们对户内的行扫描屏体摄像时，经常会出现如图4所示的横向条纹，原理很简单，就是显示屏的行扫描频率过低，那么我们需要什么扫描频率才能彻底解决这类问题？

　　为基本消除这种现象，快门的打开时间需要超过行扫描周期的5倍以上。正常的户内拍摄，快门打开的时间大约为1/200~1/60秒，所以为了拍摄到理想的画面，要求屏幕数据刷新的频率必须为1,000Hz以上，但用传统的驱动原理和器件很难完成这样的规格要求。而具有多行数据记忆和PWM功能的恒流驱动IC配以专用的显示控制器，完全可以达到这样的规格，实现客户的要求，如图4所示。

　　户外屏出现的灰阶丢失

　　LED显示设备的灰阶丢失，特别是低灰阶的丢失，给显示效果造成的影响是众所周知的，我们经常遇到的显示灰阶丢失现象有两种，现在分别介绍如下：

　　（1） 非线性伽马校正时的损失，这种损失多半都体现在低灰阶丢失上，只要增加非线性校正的位数，即可完全解决此类问题。这不是本文探讨的重点；

　　（2） 在针对LED显示屏户外摄影时，我们经常会看到显示屏的灰阶丢失现象（如图5所示），本来在图像源中很均匀的灰度过渡，出来的效果变成只有几个层次了。实际上这种现象也是相机的快门打开时间与显示屏数据刷新时间之间的关系问题，为了完整地拍到整个灰度过渡的各个灰阶，要求显示屏的数据刷新频率远远高过相机的快门，这样保证每次快门打开时间内有多次的数据刷新。而我们户外摄影的快门经常会有1ms以下的速度，这样要求数据刷新频率必须保证在3kHz以上才能有一个优质的摄像结果，而这对于静态显示的户外屏来讲并不是很难实现的规格。