前言

随着VR产业的发展,VR摄影机也不断的在更新,无论是一体机还是组合式摄像机都在更新。从gopro组合开始,到二代的十目录播、八目直播,到三代的三目、九目,到四代的七目3D,再到如今的以BMD摄像机为基础的三目、六目、七目,强氧科技一直在不断地追求画面质量的突破。

为了追求画面质量,我们不断的探索,从高清到4K,从单目高清到单目4K,从单目输出信号高清到单目输出到4K,从MPG4到PRORES,这就是我们一直在追求质量。

Argus4-7采用的是BMD生产的BMMCC摄像机,本地录制10bitProRes&CinemaDNG文件,对于后期制作的帮助非常大,同时摄像机输出信号为HDMI10bit,在直播的时候能够提供更优秀的视频效果。

目前主流VR摄影机主要分为两种,分别是组合式和集成式。

组合式

简而言之就是若干台独立的摄像机组合在一起进行拍摄,这种方式是最普遍的方式,究其原因主要就是:

研发成本低,单独摄像机的成像、传输、记录等部分都由摄像机厂商完成,自己只负责在合适的镜头下和一定数量下如何通过排列组合的方式将每台摄像机的信号缝合在一起。

组合相对灵活,根据不同的场景使用不同的组合,每种组合使用不同的镜头,每种镜头所拍摄出来的效果是不同的,这样在拍摄和使用过程中不死板,画面更加丰富。

画质高,由于不用过多的考虑整体大小,所以能够采用大尺寸感光元件以及电影级别镜头进行组合,其结果就是画面质量会很高。

集成式

就是将感光原件、镜头、存储、信号传输、供电等元器件结合到一起的方式。其主要原因是:

缝合简单(只针对双目):可以采取高精度安装技术,能够使两块感光元件完全背靠背,还能够使两个光轴完全重叠,这样拍摄的画面能够通过简单的运算缝合起来。

便携:一般集成式的VR摄像机都是针对民用级别的,所以要做到简单、易用、便携。而便携是最初体验的重要部分,只有将所有部件进行整合才能尽量的缩小尺寸做到便携。

对于画质要求不高:由于是民用级别,所以不用太过纠结白平衡、光圈、增益、快门等等技术参数,基本上都是全自动,而省去了这些将其都定义为自动时整体画质虽然降低但操作却无比简单。

前年是VR迅速崛起的一年,去年则是VR开始迅速发展的一年。为了让VR的广泛应用都能得到实现,作为国内资深硬件生产商之一的强氧科技,一直专注于VR全景视觉领域的研发和生产,2017年发布了基于BMD-BMMSC研发的VR摄像系统。它集合了组合式和集成式的优点于一身,使得画质极高、操作简单。不仅感光元件尺寸超大具有调整光圈、快门、白平衡、增益等参数的组合式功能,还有集中供电、集中信号输出、集中控制等集成式功能,真正做到高画质和简单操作与一身。

人类视觉特性

在漫长的生物进化历程中脊椎动物的双眼由两侧逐渐进化到前方,虽然视域变小了,但使人类通过前方的双眼能够清楚的感知到空间信息,包括形状、方位、距离等等。带有空间信息的视频能够让人类有一种真实的感觉。

观看模式

现阶段VR视频的观看模式还是佩戴头显,头显的功能能够将3D画面中的左右眼视频准确的投放出来,使观看者能够更好的感受视频所带来的空间信息。

观看体验

VR最重要的体验感觉就是沉浸式,所谓视觉的沉浸式体验就是要给观众在真实世界中所能看到的一切感知,包括形状、颜色、材质、光影等等等等最主要的是空间位置信息。而3DVR才能够在感知上更接近真实世界,给观众真实的感觉,更加沉浸。


ARGUS摄像机的影像优势

单一分辨率和记录格式

ARGUS-BMD-73D完全符合人眼观看习惯设计,在3D效果呈现方面优秀的原因有以下几点。第一、标准的人眼瞳距65mm,保证观看效果舒适。第二、人眼的水平视角为120°左右,而ARGUS-BMD-73D水平分部为每120°一组镜头。正好符合人眼观看视角。第三、对于天空的处理符合科学性,使得观看者在观察视频、搜索画面重点时没有不适感。

ARGUS的录制格式也有别于其他传统VR摄像机,ARGUS采用的是电影级别的PRORES格式。PRORES采用10bit采样,跟其他的8bit-H.264-MPG4有本质上的区别。8bit只有256阶灰阶低于人眼的辨识度,而10bit却拥有着1024阶灰阶约等于10.7亿种颜色,远远大于人眼的辨识度,同样在后期制作上8bit视频在进行调光调色的过程中无法达到自然过渡而会出现画面色彩信息缺失分层,而10bit视频就不会出现这种现象,过度自然柔和,亮部暗部细节明显。

CinemaDNG文件较之ProRes文件更好,它是一种RAW文件,在后期调整的空间更大,基本上前期摄像所用到的参数都可以通过后期软件对CinemaDNG文件调整来改变,例如白平衡。

缝合分辨率

ARGUS的单眼原始最大缝合分辨率为4600*2300,双眼原是最大分辨率是9200*2300 3D side by side画面或者4600*4600 3D Up Down,远远地大于现在传输需求,在一般情况下可以输出以下任意分辨率,比如目前常用的4K*4K、2.5K*2.5K、2K*2K 3D Up Down等分辨率随时可以通过后期软件进行输出。

直播单一分辨率、比特率

ARGUS在直播时的单一分辨率跟录制是一样的,为1920*1080,有效分辨率为1470*1080。由于摄像机输出信号为10bit-HDMI信号,所以在直播缝合服务器上通过HDMI采集卡采集的信号即为10bit,这样在直播实时缝合时的单一信息更加完整,缝合时的效率更高、色彩还原更出色、暗部细节更完整。

直播缝合分辨率、比特率

ARGUS的直播原始分辨率跟录制原始分辨率是一样的,也是9200*2300分辨率。由于目前没有输出超过4K的I/O卡,所以一般输出时的分辨率都定义为3840*960side by side或者2160*2160 Up Down 。由于单一信号为10bit,所以直播时实时缝合的信号也为10bit,较之绝大多数的直播摄像机无论在解析度、色彩还原、暗部细节、高光细节等方面要好很多。

调色

在后期调色上ARGUS的优势尽显,无论在录制上还是直播上都是10bit,这时的画面的色彩层次非常丰富,在后期调整时可以放心大胆的去调整不用担心破坏画面表层信息而出现色块、画面撕裂等问题,最终做到色彩的平滑过渡.下面对比图片上为8bit下为10bit

 

注意8bit的直方图

注意10bit的直方图

8bit开始调色

10bit开始调色

8bit调整结果,太阳区域已经曝光过度,画面颜色过度不均匀、细节已经损失。

10bit调整结果,太阳区域曝光柔和,画面颜色过度均匀、细节丰富。

信号传输

在直播时,信号传输非常重要,尤其到了4K时代。ARGUS的输出信号为10bit-SDI信号,但是问题出来了,第一4K-SDI的传输距离远没有传统HD-SDI的传输距离远,第二4K-SDI线的比较笨重不利于运输和布置,所以我们采用光纤传输4K信号。在接口上采用军用级野战光纤接口,防脱落、防尘、防外力碰撞。线材采用的是野战披甲光纤,防挤压、防对折、防抻拽。这些野战级军用技术的应用使得整个线材在安装、防护、使用、维护上都远远好于同类产品。

ARGUS摄像机的结构优势

轻便稳定

AGRUS采用新型脚架。新的脚架采用了碳纤维材质以及铝合金连接件作为主体。在锁扣上采用的内径变换锁,用过7字旋钮螺丝来改变锁扣内径来固定。在三支脚的设计上,采用了三角固定的方式+锁扣设计使得支脚更加的稳固、牢靠。在脚架上设有电池板的安装件,同时还有水平珠,方便整个脚架调整水平。

快速安装

为了达到快速安装的要求,ARGUS采用了全铝合金摄像机支架,精度高、设计巧妙,安装调试仅需要几个螺丝即可,方便快捷。在设计时采用了V口倒挂设计,这种设计能够使用设备的自身重量作为固定,再加上上盖防止脱落,真正做到一颗螺丝全部搞定。

合理的排列布局

ARGUS在设计的时候就严格按照人眼特征布局摄像机,光轴距是标准的65mm,使得拍摄出来的画面非常的符合人眼观看习惯。TOP摄像机的使用将天空没有视差的部分填满,让用户在观看时不会因为时差变化而产生眩晕感。

AGRUS摄像机的控制优势

CCU控制

AGRUS在控制方面摒弃了同类产品的WIFI控制,而是采用CCU控制。之所以摒弃了WIFI控制,是因为在直播现场会有无数的WIFI热点,造成很难搜索到摄像机。AGRUS-CCU控制端通过S-BUS协议可以控制快门速度、增益、白平衡等拍摄必须调整的是参数,同时还可以通过LANC接口来控制所有摄像机的统一录制,能够达到帧同步级别的统一录制。

视频分辨率可调范围: 4k~720p

视频帧率可调范围:24~60(分辨率越低帧率越高)

快门速度可调范围:45°~360°

白平衡可调范围:2300~7500

联动控制

传统的联动控制有无线局域网控制和时码联动控制两种。无线局域网控制需要搭建局域网,对于计算机和网络水平较低的用户不现实。

Argus系列VR摄像机采用第二种方式,使用同步信号发生器进行同步锁定,使得所有的摄像机能够到到帧同步级别。同时采用S-BUS进行控制录制或者采用LANC进行控制录制,保证每一台摄像机都能够正常录制、同时录制、同步录制。

综合线缆

ARGUS设计了综合线缆,包括了供电、S-BUS控制、LANC录制控制、REF同步等方面,一条综合线缆就能将一路信号完全控制,通过RS422协议我们将多路综合电缆集中控制起来,最终达到了集中控制所有供电和信息的目的。

电池

ARGUS能够使用外部供电,也能够使用电池供电。AGRUS的被套脚架上有两个电池扣板,能够同时装载两块电池,使得ARGUS的工作时间更长,更加适用于外出拍摄。

同步控制

传统的控制有无线局域网控制和时码控制两种。无线局域网控制需要搭建局域网,对于计算机和网络水平较低的用户不现实。

 

ARGUS采用第二种方式,使用同步信号发生器进行同步锁定,使得所有的摄像机能够到到帧同步级别。同时采用S-BUS进行控制录制或者采用LANC进行控制录制,保证每一台摄像机都能够正常录制、同时录制、同步录制。