XR延展實境解決方案之LED顯示屏(LED display)-走進幻想新世界

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前言

一個存在於腦內的幻想世界該如何與人分享一直是一個創作者所需要面對的困難的項目也是所有電影藝術產業相關人員的重大課題。以往都只能透過作者的口述去體驗，實際拍攝時一般也是採取”綠幕(Chroma key)”搭配後期特效。但這卻很容易有以下缺點，包括1. 表演者無法百分百的沉浸於幻想世界進而導致觀眾的體驗效果不佳；2. 光源的不自然極容易導致觀眾發覺這個幻想世界的不協調感，其中光源的不自然包含背光場景以及光折射/反射的效果等等；3. 畫面角度的限制，由於後制特效成本極高導致一般綠幕的鏡頭是無法任意旋轉，但透過XR延展實境技術之後以上的問題即將不再是個問題。


不要再想像了，幻想世界就在你眼前

Disney+在拍攝星際大戰:曼達洛人(The Mandalorian)採取了全新的XR延展實境技術，透過由上千個獨立的LED顯示屏組合而成一個長約54公尺，高約6公尺，270度曲面螢幕，如圖一所示。


圖一、曼達洛人拍攝現場LED顯示屏(圖片來源: ILMVFX via YouTube)

 透過這樣的技術讓創作者可以與特效人員具體溝通幻想世界的所有細節；表演者也可以更加地沉浸在這幻想世界；光源的不自然也可透過LED顯示屏進行補光；而拍攝者也能直接現場感受到拍攝的成果並及時對任何細節進行調整。如下圖二。



圖二、曼達洛人拍攝現場 (圖片來源: 愛范兒)

 

真實與虛假的邊界在哪?

目前趨勢看來XR延展實境(Extended Reality)極有可能是下一代電影，電視以及所有現場表演活動的新趨勢。原因在於XR延展實境可以同時實現增強實境（Augmented Reality AR）以及混合實境（Mixed Reality MR）。透過XR延展實境搭配攝影機以及實時渲染技術，從而創造出一個如身臨其境的虛擬環境，如此的虛擬環境有助於電影，電視工作者的工作，而對於參與現場表演活動的觀眾也有著明顯優於傳統現場表演的體驗感受。以圖三與圖四為例子，你想像原本平淡無奇的環境(圖三)，在XR延展實境技術開啟(圖四)下可以有如此讓人驚豔的效果嗎?這其中包含金屬物品對於光的折射、屋內陰影細節以及屋外光線照射進來的效果，在在都讓人難以辨識眼前畫面的真假。


圖三、XR延展實境功能關閉(圖片來源: ILMVFX via YouTube)



圖四、XR延展實境功能開啟(圖片來源: ILMVFX via YouTube)


LED顯示屏於XR延展實境的優勢

        XR延展實境(Extended Reality)目前最佳的實現方案是LED顯示屏，原因包含可實現任意尺寸、任意形狀、曲面屏或環形屏且無拚接縫問題，同時還具備高亮度、高對比、廣色域、高刷新以及低成本等優勢。然而XR延展實境的應用環境也比以往更加嚴苛導致對於LED驅動芯片的要求也有進度一步提升。


XR延展實境與LED驅動芯片的關聯

刷新率(Visual Rate)

  LED顯示屏工作原理是輪流顯示每一掃的，因此當刷新率越接近相機快門時間時，所得畫面會有明顯的暗線，例如下圖所示。根據常見使用情境一般而言刷新率維持在3840Hz就可以避免上述問題。



灰階深度位元(Grayscale Bit)

  灰階位元深度越高可實現越細膩的亮度變化且亦可實現更高的對比度效果，下圖為標準動態範圍vs. 高動態範圍示意圖


照片來源:  http://4k.com/wp-content/uploads/2015/10/20_Century_Fox_SDR_vs_HDR.jpg


幀頻率(Frame Rate)

         幀頻率的高低對於畫面的流暢度有明顯的影響，原因在於影片是透過每秒快速切換照片再透過人腦自動將其組合成連續的畫面，因此若將物體變化過程分成更多細膩的細節，則視覺體驗畫面是更連續的，以圖為例，120Hz幀頻率的範例由於比60Hz幀頻率多了兩張移動過程的畫面，因此若將其製作成連續撥放影片，在視覺上比較不會有汽車瞬移的感受。另一種常見的應用情境是實時渲染技術的電玩遊戲，若是顯示卡能力不足導致遊戲幀頻率小於90Hz，一般而言對於遊戲體驗也是有非常明顯的影響。

 

圖、60 vs. 120Hz幀頻率

照片來源: https://cn.weblogographic.com/difference-between-60hz-and-120hz-lcd-tv-3599


結論

    一個好的LED顯示屏應用於XR延展實境解決方所該注重的關鍵指標，包含"高幀率" ; "高灰階深度"; "極低灰";"無掃描紋";"無摩爾紋"等問題，在購買產品時請各位多加注意。



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