방송 스튜디오용 LED 월: 모아레 현상, 화면 새로 고침 빈도 및 초점 문제 해결

방송 스튜디오에 들어섰습니다. LED 배경막이 올라가 있고, 카메라들은 생방송 중입니다. 통제실 모니터에는 배경을 가로지르는 물결 모양의 선들이 보입니다. 감독이 화면에 무슨 문제가 있냐고 묻습니다. 아무도 제대로 된 대답을 하지 못합니다.

카메라 앵글을 바꾸니 줄무늬가 사라졌습니다. 그런데 넓은 화면에서는 다시 나타났습니다. 이제 현장 관리자는 이게 패널 결함인지 카메라 문제인지 알고 싶어 합니다. 공급업체는 화면 새로 고침 빈도에는 문제가 없다고 하고, 카메라 담당자는 셔터 속도가 정상이라고 합니다. 게다가 고객은 이 모든 상황을 지켜보고 있습니다.

방송 및 스튜디오용 LED 벽은 마치 현미경으로 관찰하듯 카메라의 시선 아래 놓여 있습니다. 사람의 눈에는 완벽해 보이는 벽도 카메라 화면에서는 고장난 것처럼 보일 수 있습니다. 그리고 회의실과는 달리, 재촬영 기회는 없습니다.

이 글에서는 방송용 카메라의 LED 월을 망치는 세 가지 문제, 즉 모아레 현상, 프레임 동기화(젠록), 그리고 반사에 대해 다룹니다. 각 문제에 대한 제품 사양서의 설명이 아니라, 렌즈가 벽을 향할 때 실제로 발생하는 현상과 생방송 송출 전에 해결해야 할 사항에 대해 자세히 설명합니다.

로비에 설치된 P1.5 LED 월과 TV 스튜디오에 설치된 P1.5 LED 월은 전혀 다른 것입니다. 카메라가 공간에 들어왔을 때 어떤 점이 달라지는지 살펴보겠습니다.

공급업체가 방송용 월을 단순히 주사율만 높은 일반 실내 월처럼 취급한다면, 고객의 라이브 피드를 사양표에만 의존하는 꼴이 됩니다. 사양표가 해결하지 못하는 세 가지 문제점을 살펴보겠습니다.

모아레 현상은 단순히 픽셀 피치를 줄이는 것만으로는 해결할 수 있는 문제가 아닙니다.

LED 배경에 물결 모양의 선들이 보입니다. 카메라가 움직이면 이 선들도 함께 움직입니다. 어떤 각도에서는 사라지고 다른 각도에서는 나타납니다. 뉴스 앵커의 클로즈업 샷에서는 배경이 괜찮아 보이지만, 전체 화면에서는 엉망입니다.

이것이 바로 모아레 현상입니다. 카메라 센서의 픽셀 격자와 LED 벽의 물리적 픽셀 격자가 서로 충돌하여 발생하는 현상입니다. 두 격자가 약간 어긋나면서 어느 쪽에도 존재하지 않는 제3의 패턴이 만들어집니다.

피치를 낮추는 것만으로는 문제가 해결되지 않는 이유

흔히 듣는 조언은 " 픽셀 피치를 더 작게 하세요"입니다. P1.8 대신 P1.2를 사용하는 것이죠 . 픽셀 구조가 작을수록 간섭이 줄어듭니다.

이 방법이 도움이 되긴 하지만, 확실한 보장은 아닙니다. 방송용 카메라는 고정된 픽셀 배열을 가진 센서를 사용합니다. 4K 센서가 4.5미터(15피트) 거리에서 LED 픽셀을 인식하는 방식은 3.6미터(12피트) 거리에서 인식하는 방식과 다릅니다. 소니 센서와 캐논 센서의 해상력도 다르고, 50mm 렌즈와 24mm 렌즈의 확대율도 다릅니다.

모아레 현상은 단순히 표에서 숫자를 골라 해결할 수 있는 문제가 아닙니다. 카메라 센서 해상도, 촬영 거리, LED 픽셀 피치라는 세 가지 요소가 복합적으로 작용하는 복잡한 방정식입니다 . 이 중 하나라도 바뀌면 결과도 달라집니다.

누구도 정확한 백분율을 알려줄 수 없습니다. "모아레 현상을 45% 감소시킨다"는 말은 과학적으로 들리지만, 사실은 그렇지 않습니다. 변수가 너무 많기 때문입니다. 수치를 제시하는 사람은 그저 추측할 뿐입니다.

진짜 해결책

실제 방송 설치 경험을 통해 얻은 교훈은 다음과 같습니다. 모든 카메라 위치에서 모아레 현상을 100% 제거하는 것은 불가능합니다. 하지만 카메라와의 거리에 맞춰 픽셀 피치를 조정할 수는 있습니다. 뉴스 앵커 데스크 촬영 시 3~4미터 거리에서는 픽셀 피치(P) 1.5가 일반적으로 안전합니다. 스튜디오 전체를 촬영하는 경우 6~8미터 거리에서는 픽셀 피치(P) 1.8~2.5가 적합할 수 있습니다. 하지만 정확한 최적의 값을 확인하는 유일한 방법은 실제 카메라와 촬영 거리에서 직접 테스트해 보는 것입니다.

모아레 현상이 나타나더라도 시청자가 알아차리기 쉬운 두 번째 이유는 바로 명암비입니다. 검은색이 짙은 고대비 패널은 미묘한 모아레 패턴을 방송 화면에서 훨씬 덜 눈에 띄게 만듭니다. 모아레 현상이 나타나는 흐릿한 배경은 문제가 되지만, 동일한 미세한 패턴이 있더라도 명암비가 풍부하고 선명한 배경에서는 시청자가 이를 알아채지 못합니다.

컨트롤러가 젠락(Genlock)을 지원하지 않으면, 새로 고침 빈도 수치를 설정해도 소용없습니다.

제어실 모니터의 영상이 분할됩니다. LED 벽의 위쪽 절반에는 한 프레임이, 아래쪽 절반에는 다른 프레임이 표시됩니다. 또는 어두운 가로 막대가 위에서 아래로 천천히 이동합니다. 넓은 화면에서는 몇 초마다 한 번씩 이동하지만, 클로즈업 화면에서는 보이지 않고 다시 위쪽으로 올라갑니다.

이는 제품 결함이 아닙니다. 패널이 고장난 것이 아닙니다. LED 월과 카메라가 서로 다른 시계로 작동하고 있어서 위상차가 발생하고 있는 것입니다.

일반 패널이 실패하는 이유

모든 LED 월은 고정된 속도(예: 초당 60프레임, 7680Hz)로 이미지를 새로 고칩니다. 모든 방송 카메라는 자체적인 고정 속도(PAL 지역에서는 초당 50프레임, NTSC 지역에서는 초당 59.94프레임)로 프레임을 캡처합니다. 두 개의 독립적인 클럭이 작동하며 동기화는 필요하지 않습니다.

카메라 셔터가 LED 패널의 새로 고침 주기 중간에 열리면 부분적으로 업데이트된 프레임을 캡처하게 됩니다. 위쪽 절반은 프레임 N이고, 아래쪽 절반은 프레임 N-1입니다. 결과적으로 피드에는 눈에 띄는 찢어진 선이나 스크롤되는 어두운 띠가 나타납니다.

주사율이 높을수록 도움이 됩니다. 7680Hz에서는 패널이 사이클을 충분히 빠르게 완료하여 대부분의 셔터 속도에서 완전한 프레임을 포착할 수 있습니다. 하지만 근본적인 원인은 해결되지 않습니다. 독립적으로 작동하는 두 개의 클럭은 여전히 ​​오차가 발생할 수밖에 없습니다.

젠록(Genlock)이 그 문제를 해결해줍니다.

진정한 해결책: 젠락(Genlock) + 7680Hz

젠록(Genlock) 기능은 LED 컨트롤러의 프레임 새로 고침 주기를 카메라의 동기 신호에 맞춥니다. 카메라가 "지금 셔터를 열겠습니다"라고 말하면, LED 컨트롤러는 "바로 이 시점에서 새로 고침 주기를 시작하겠습니다"라고 응답하는 것입니다. 따라서 카메라가 촬영하는 모든 프레임은 벽면에서 촬영한 완전하고 안정적인 영상입니다.

두 가지가 필요합니다. 하나만으로는 안 되고, 둘 다 필요합니다.

1. 7680Hz 주사율. 셔터 속도가 최대 1/500초이고 프레임 속도가 50/60fps인 방송용 카메라의 경우 3840Hz는 한계치에 가깝습니다. 7680Hz에서는 카메라 프레임당 128번 화면이 새로 고쳐집니다. 셔터가 언제 작동하든 완전한 이미지를 캡처합니다. 주사율 및 DSLR에서 이를 확인하는 방법에 대한 자세한 내용은 1920Hz vs 3840Hz 가이드를 참조하십시오.

2. 젠록(Genlock) 기능을 갖춘 제어 시스템. NovaStar의 MX6000 Pro 및 유사 컨트롤러는 방송 스위처 또는 카메라 동기 발생기에서 나오는 외부 동기 신호인 젠록 입력을 지원합니다. LED 프로세서는 출력 프레임 타이밍을 이 신호에 동기화합니다. 여러 대의 카메라를 하나의 동기 소스로 사용할 수 있어 화면 찢김 현상이 발생하지 않습니다.

스튜디오 조명이 벽에 비칩니다. 매끄러운 표면은 빛을 반사시켜 렌즈로 바로 보냅니다.

앵커는 멋지게 보입니다. 선명하고 조명도 잘 되어 있습니다. 하지만 뒤편의 LED 배경은 평면적이고 색이 바랜 듯 희미하게 하얗게 보입니다. 마치 누군가 벽에 얇은 천을 덮어놓은 것 같습니다. 벽에 있는 그래픽은 방 안에서는 잘 보이지만, 카메라 화면에서는 반사광에 가려져 보이지 않습니다.

일반 패널이 실패하는 이유

대부분의 실내용 LED 패널은 SMD LED 패키지를 사용합니다. 표면이 매끄럽기 때문에 스튜디오 조명(메인 조명, 필 조명, 오버헤드 그리드)이 그 매끄러운 표면에 반사되어 카메라 렌즈로 바로 들어갑니다.

이건 LED 밝기의 문제가 아닙니다. 벽면의 밝기가 1,500니트라고 해도, 스튜디오 조명이 매끄러운 SMD 표면에 특정 각도로 반사되면 카메라 센서는 그 뒤에 있는 콘텐츠가 아닌 반사된 이미지를 인식하게 됩니다. 그러면 명암비가 무너지고 배경이 하얗게 변합니다.

진정한 해결책: 무광 표면 = 반사 없음

COB(칩온보드) 및 GOB(글루온보드) LED 패널은 무광택의 질감 있는 표면을 가지고 있습니다. 빛이 이 표면에 닿으면 반사되어 산란되는데, 이는 정반사가 아닌 확산 반사를 의미합니다. 스튜디오 조명은 여전히 ​​벽에 닿지만, 빛은 렌즈로 곧장 되돌아오는 것이 아니라 모든 방향으로 산란됩니다.

유광 사진과 무광 사진을 스포트라이트 아래에서 비교해 보세요. 같은 이미지, 같은 밝기지만 유광 사진은 빛 반사를 일으키고, 무광 사진은 그렇지 않습니다. COB 및 GOB LED 월은 바로 그 무광 사진과 같습니다.

이건 소프트웨어 설정이나 보정 트릭이 아닙니다. 표면의 물리적 특성입니다. 스튜디오에 들어가서 모든 조명을 켜고 카메라를 벽으로 향하게 해도 배경은 그대로 유지됩니다. 하얗게 뜨는 현상도 없고, 명암 손실도 없습니다.

방송용 LED: 세 가지 문제점, 세 가지 테스트

구매 계약서에 서명하기 전에 확인해야 할 사항

방송 프로젝트 공급업체를 선정하기 전에 데모룸에 이 체크리스트를 가져가세요.

이 다섯 가지 테스트는 10분이면 끝납니다. 40페이지짜리 사양서보다 훨씬 더 많은 실제 문제를 잡아냅니다.

저희는 차트가 아닌 고객님의 카메라에 맞춰 벽을 설치해 드립니다.

방송이나 스튜디오 프로젝트가 수주되면 가장 먼저 카메라 사양, 렌즈 범위, 촬영 거리를 확인합니다. 일반적인 차트가 아닌 고객님의 특정 카메라 센서에 맞춰 픽셀 피치를 조정하기 때문입니다.

저희 COB 및 GOB 패널은 스튜디오 조명을 분산시키는 무광 표면을 사용합니다. 원하는 방식으로 피사체를 조명할 수 있으며, 배경은 깨끗하게 유지됩니다. 반사로 인한 화질 저하도 없습니다.

프레임 동기화를 위해 당사 제어 시스템은 외부 젠록 입력을 지원합니다. 패널 새로 고침을 방송 동기화 신호에 맞춰 고정할 수 있습니다. 카메라용 시계 하나, 벽면용 시계 하나로 모든 것이 해결됩니다. 화면 분할도 간편합니다.