XR將面臨哪些技術挑戰(zhàn)？——上篇
XR系統(tǒng)中主要包含了LED大屏系統(tǒng)、攝像機拍攝系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、傳感跟蹤系統(tǒng)、渲染系統(tǒng)、信號處理與監(jiān)看系統(tǒng)、電力系統(tǒng)幾大部分。各個部分協調工作，必須成為一個有機的整體，才能完成實時虛擬現實節(jié)目的拍攝。接下來我們介紹一下影響XR擴展現實虛擬制作系統(tǒng)的關鍵技術，以及針對廣播電視系統(tǒng)節(jié)目制作XR的巨大挑戰(zhàn)。
1. 大屏幕的選擇、匹配與場景布局設計
大屏幕作為虛擬場景的核心呈現設備，對最終節(jié)目的真實感有著較大的影響。大屏也是整個虛擬系統(tǒng)中占用資金最多的一個部分。合理選擇大屏幕LED點間距可以有效控制成本，經過大量的系統(tǒng)實踐測試，建議選擇P2.0~P2.6點間距的大屏，這樣的點間距不影響節(jié)目呈現，具有最好的性價比。同時要選擇具有高刷新頻率、幀率可調、高動態(tài)范圍且亮度可調的優(yōu)質LED，這樣有助于后續(xù)跟攝像機的匹配。
拍攝區(qū)域的布局目前主要有X-Y-Z垂直正交方式、弧形方式(橢圓形方式、弓形方式、圓形方式)幾種，選擇哪種方式的布局主要跟拍攝的節(jié)目類型有關，早期電視拍攝習慣性選擇X-Y-Z正交方式較多，電影選擇弧形方式的較多。
目前隨著對XR擴展現實虛擬制作的不斷理解及適應不同節(jié)目、不同場景的需要，越來越多的高端電視XR制作開始選擇弧形布局方式。豎屏的高度往往跟拍攝角度、距離有關，一般選擇6m~8m。
電視制作往往會選擇地屏，地屏可以選擇與豎屏不同點間距的LED，但如果想實現更好的呈現效果，建議跟豎屏選擇同樣規(guī)格的LED。天屏可以有效地作為環(huán)境光的補充，一般不會進入拍攝區(qū)，是系統(tǒng)的選配，我們可以選擇點間距較大一些的LED，可以參考5.9mm附近的點間距。當然我們也可以通過燈光系統(tǒng)代替天屏。為適應不同的拍攝環(huán)境，往往需要配置一定量的可移動LED屏，作為環(huán)境光線的補充，這類移動屏的點間距也可以選擇在5.9mm附近。
2. 抑制摩爾紋的出現
摩爾紋是由于規(guī)律的紋理重疊引起的干擾，這一問題在LED大屏應用于演播室的第一天就一直存在。誘發(fā)出現摩爾紋的因素有很多，其中包括攝影機型號、LED光珠類型、LED光珠間距、低通濾鏡、鏡頭的光學特點、光圈和焦距等。在我們的XR系統(tǒng)中，當攝像機傳感器的成像單元與LED背景墻發(fā)光點重疊時就會出現較嚴重的摩爾紋。所以在構建XR系統(tǒng)時，一定要結合考慮節(jié)目選用的攝像機、鏡頭特點、結合選用的LED屏進行測試，形成拍攝手冊，用于節(jié)目創(chuàng)作時的參考。目前，國際上也相應地出現了結合固定系統(tǒng)，提前可以對拍攝角度進行摩爾紋告警的配套系統(tǒng)。
3. 燈光系統(tǒng)
燈光系統(tǒng)在XR系統(tǒng)中也尤為重要，在XR系統(tǒng)中燈光不再是簡單的照明工具。要想真實地模擬環(huán)境光，同時配合視頻節(jié)目的拍攝，需要有一套完善的燈光控制、調色系統(tǒng)。燈光控制系統(tǒng)要能通過視頻信號源模擬軟件Madmapper，將燈光的metadate與LED背景大屏實時匹配，從而實現閃電、烏云、火焰、警燈、日出等效果。還要注意的是，我們自然界的光線光譜是連續(xù)的，要想在攝像機上真實呈現物體的本來顏色，我們需要選擇光譜連續(xù)且盡可能地接近BT.2020色域的燈光，且燈光要具有連續(xù)可調的色溫。
4. 攝像系統(tǒng)與大屏系統(tǒng)的調校
攝像機是系統(tǒng)的眼睛，攝像機成像器件、內部色彩矩陣、處理算法之間的匹配、調校水平決定了攝像機的圖像質量和圖像風格。XR系統(tǒng)的攝像機系統(tǒng)除具有基本的拍攝能力外，還需要具備鏡頭數據輸出能力，通過輸出的鏡頭數據虛擬引擎系統(tǒng)完成相應的數據匹配。目前，像ARRI等一線XR攝像機還針對Mo-Sys和UE4進行了深度開發(fā)，虛擬引擎能夠直接遠程控制攝像機的錄制、回放、參數調整、畫面風格、時間碼、ND濾鏡、媒體信息等，攝像機的元數據能夠實時地輸入到虛擬引擎中，從而簡化整體流程。
為了讓攝像機能夠記錄到準確的色彩，ARRI也正在開發(fā)一種有針對性的色彩校正方案，有了標準的校色標準后LED屏幕可以更加容易簡單地與ARRI攝像機進行顏色靈敏度和色彩重現匹配。
此外，由于人員看到的大屏和攝像機拍攝的大屏呈現是不一致的。素材源通過大屏，人眼舒適地接收圖像時，在攝像機拍攝出來再次顯示則圖像往往是過亮的。大屏的顯示一般會比真實物體的亮度高1.2倍左右，在XR系統(tǒng)拍攝時，為更好地實現虛擬背景的真實感，我們要注意大屏到攝像機OOTF曲線的調校。
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