Γιατί τα φώτα LED τρεμοπαίζουν όταν τα βλέπετε από μια κάμερα;

Ένα εφέ που μοιάζει με στροβοσκοπικό είναι ένα αντιληπτό τρεμόπαιγμα σε φαινομενικά άψογα λειτουργικά φώτα LED όταν τα προβάλλονται μέσω μιας κάμερας.

Έχετε δει ποτέ μια λάμπα LED να κάνει μια εικόνα που τρεμοπαίζει στην κάμερά σας, αλλά να λειτουργεί κανονικά όταν την βλέπετε απευθείας;

Αν όχι, δοκιμάστε αυτό το πολύ εύκολο πείραμα. Ενεργοποιήστε την κάμερα του έξυπνου τηλεφώνου σας και στρέψτε την προς μια πηγή φώτων LED. Εάν έχετε αυτοκίνητο με φώτα ημέρας, αυτό το περίεργο φαινόμενο μπορεί εύκολα να παρατηρηθεί όταν το δείτε μέσω κάμερας smartphone.

Οι λυχνίες LED τρεμοπαίζουν με ανεπαίσθητους ρυθμούς στο ανθρώπινο μάτι.

Ως χομπίστας δημοσιογράφος αυτοκινήτων, έχω συναντήσει πολλούς φωτογράφους που τραβούν τα μαλλιά τους ενοχλημένος όταν τα φώτα ενός αυτοκινήτου φαίνονται να τρεμοπαίζουν. Όσο απογοητευτικό κι αν είναι για τους φωτογράφους που θέλουν να απαθανατίσουν όμορφες λήψεις από τις φανταχτερές τους βόλτες, εξηγείται μάλλον ως σύγκρουση δύο φαινομένων.

Τι είναι το εφέ Strobe;

Αν ξεφυλλίζατε τα παλιά σας βιβλία φυσικής, θα συναντούσατε μια ανθρώπινη τάση γνωστή ως «επιμονή της όρασης». Συνεχίζουμε να αντιλαμβανόμαστε τα πράγματα, ακόμα κι όταν παύουν να είναι μπροστά μας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να μπορούμε να βλέπουμε τα γεγονότα ως συνεχή, αντί για ένα σύνολο διακριτών φωτογραφιών.

Οι κινηματογραφικές ταινίες είναι ένα σύνολο ακίνητων λήψεων που φαίνονται ρευστά στο ανθρώπινο μάτι, λόγω της επιμονής της όρασής μας (Προσφορά φωτογραφίας:Pixabay)

Τα LED ανάβουν και σβήνουν σε πολύ υψηλή συχνότητα που είναι ανεπαίσθητη στο ανθρώπινο μάτι. Εξαιτίας αυτού, βλέπουμε τα φώτα να είναι αναμμένα, μέχρι να απενεργοποιήσουμε τον διακόπτη.

Ομοίως, τα βίντεο είναι στην πραγματικότητα μια σειρά εικόνων που καταγράφονται με γρήγορη διαδοχή. Αυτές οι εικόνες καταγράφονται με ρυθμό δημιουργίας φουσκάλων που μετράται σε καρέ ανά δευτερόλεπτο ή FPS. Όταν παίζουμε μαζί, αυτή η επιμονή της όρασης ξεγελάει τον εγκέφαλό μας ώστε να δει τα γεγονότα στην οθόνη ως μια συνεχή ρευστή κίνηση.

Όταν το FPS υπερβαίνει τη συχνότητα εναλλαγής LED, το τρεμόπαιγμα εμφανίζεται στην οθόνη ως εμφανής δυσλειτουργία. Αυτό είναι γνωστό ως το φαινόμενο strobe.

Γιατί τα LED ανάβουν και σβήνουν εξαρχής;

Το τρεμόπαιγμα αναφέρεται στην ταχεία εναλλαγή ενός LED μεταξύ των καταστάσεων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης. Το αν τρεμοπαίζουν ή όχι εξαρτάται από τη φύση του ρεύματος που τους παρέχεται.

Οι λυχνίες LED που τρεμοπαίζουν συνήθως το κάνουν με ανεπαίσθητα υψηλούς ρυθμούς και επομένως δεν είναι ορατές με γυμνό μάτι. Επομένως, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι οποιοδήποτε τρεμόπαιγμα ορατό στην κάμερα είναι στην πραγματικότητα το φως που λειτουργεί κανονικά. Το μόνο ανοιγοκλείσιμο που πρέπει να προκαλεί ανησυχία είναι όταν είναι ορατό με γυμνό μάτι.

Ωστόσο, το να πούμε ότι τρεμοπαίζουν ανά πάσα στιγμή κατά τη λειτουργία είναι μια πολύ ευρεία δήλωση.

Τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος (DC)

Μια κυψέλη νομίσματος είναι μια πηγή συνεχούς ρεύματος που κρατά τη λυχνία LED «αναμμένη» ανά πάσα στιγμή, εκτός εάν το κύκλωμα είναι σπασμένο (Photo Credit :Pixel Enforcer/Shutterstock)

Όταν παρέχεται συνεχές ρεύμα σε ένα LED, ας πούμε μέσω μπαταρίας. τα ηλεκτρόνια στη δίοδο είναι πάντα σε κατάσταση ενεργοποίησης. Εξαιτίας αυτού, συνεχίζουν να απελευθερώνουν ενέργεια φωτός και παραμένουν ενεργοποιημένα, μέχρι να σπάσει το κύκλωμα.
Ένα LED που παρέχεται από μια πηγή DC δεν φαίνεται να τρεμοπαίζει όταν προβάλλεται στην κάμερα.

Τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος (AC)

Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα τροφοδοτείται συνήθως από πηγές όπως πρίζες τοίχου. Από τη φύση του, ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ανάβει δύο φορές και σβήνει 3 φορές σε έναν κύκλο. Έτσι, τα ενεργοποιημένα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στο κέλυφός τους 3 φορές ξοδεύοντας όλη τους την ενέργεια ως φως, για να ενεργοποιηθούν ξανά. Εξαιτίας αυτού, μια λυχνία LED που συνδέεται απευθείας σε μια παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος φαίνεται να τρεμοπαίζει σε ένα βίντεο.

Οι λυχνίες LED συνδέονται με προγράμματα οδήγησης που μετατρέπουν AC σε DC (Photo Credit :flickr)

Ωστόσο, δεν είναι εφικτό να συνδέσετε τα LED απευθείας σε ρεύματα AC, καθώς η διάρκεια ζωής τους μειώνεται δραματικά λόγω της ποδηλασίας μεταξύ των καταστάσεων. Συνδέονται έτσι με ρυθμιστές γνωστούς ως «οδηγούς», οι οποίοι μετατρέπουν το AC σε DC, πριν τα δρομολογήσουν στο φως. Ένα LED που λειτουργεί μέσω ενός προγράμματος οδήγησης δεν τρεμοπαίζει.

Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM)

Η διαμόρφωση παλμικού κύματος (κόκκινο) διασπά τη συνεχή είσοδο ενέργειας (μπλε) σε διακριτές δέσμες (Photo Credit :Shutterstock)

Με την εξέλιξη της τεχνολογίας μετάδοσης, το τρεμόπαιγμα των φώτων LED στην κάμερα δεν μπορεί να αποδοθεί μόνο στο τροφοδοτικό AC ή DC.

Είναι δυνατό τα φώτα LED που τροφοδοτούνται από προγράμματα οδήγησης να παρουσιάζουν τρεμόπαιγμα. Προκειμένου να επιτευχθεί μείωση της κατανάλωσης ισχύος, το τροφοδοτικό μπορεί να ομαδοποιηθεί σε διακριτούς παλμούς ρεύματος, αντί για συνεχή παροχή ρεύματος. Αυτό οδηγεί σε τρεμόπαιγμα παρόμοιο με αυτό που παρατηρείται στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό είναι γνωστό ως διαμόρφωση πλάτους παλμού. Η διαμόρφωση πλάτους παλμού χρησιμοποιείται συνήθως σε φώτα μείωσης έντασης και φώτα ημέρας αυτοκινήτου.

Μπορεί να σταματήσει το τρεμόπαιγμα;

Δεν θα ήταν καθόλου χρήσιμο να σταματήσει το ίδιο το τρεμόπαιγμα. Ωστόσο, το ερεθιστικό στροβοσκοπικό φαινόμενο είναι αυτό που προσπαθούμε να εξαλείψουμε.

Ενώ η εξάλειψη του εφέ στροβοσκοπίου είναι μια εργασία απίστευτης ακρίβειας, μειώνεται εύκολα προσαρμόζοντας την ταχύτητα του πλαισίου και την ταχύτητα κλείστρου σε πολλαπλάσια της συχνότητας του ρεύματος AC.

Εκτός από την Αμερική, το εναλλασσόμενο ρεύμα παρέχεται με ρυθμό 50 Hz, πράγμα που σημαίνει ότι το ρεύμα θα αλλάξει την κατάστασή του μεταξύ ενεργοποίησης και απενεργοποίησης 50 φορές σε ένα δευτερόλεπτο.

Προσαρμόζοντας τις παραμέτρους της κάμερας, δηλαδή την ταχύτητα κλείστρου και τον ρυθμό καρέ σε τιμές που είναι πολλαπλάσιες ή κλάσματα του 50, μπορεί να επιτευχθεί σημαντική μείωση του εφέ στροβοσκοπίου.

Ορισμένα LED παρέχονται από προγράμματα οδήγησης που μπορούν να ρυθμίσουν το τρεμόπαιγμα ρυθμίζοντας τον κύκλο ενεργοποίησης/απενεργοποίησης τους. Προσαρμόζοντας τον ρυθμό τρεμοπαίσματος ώστε να υπερβαίνει τον ρυθμό καρέ της κάμερας, το εφέ στροβοσκοπίου μπορεί να εξαλειφθεί αποτελεσματικά.

Τρεμοπαίουν και οι λαμπτήρες πυρακτώσεως;

Όπως τα LED, έτσι και οι λαμπτήρες πυράκτωσης ανάβουν και σβήνουν με το εναλλασσόμενο ρεύμα. Εχοντας πεί αυτό; το νήμα μέσα στον λαμπτήρα δεν κρυώνει επαρκώς κατά τη διάρκεια της κατάστασης "off" με τρόπο που θα μπορούσε να εμφανιστεί με οποιονδήποτε σημαντικό τρόπο στην κάμερα.

Ενώ οι λαμπτήρες πυρακτώσεως ανάβουν και σβήνουν επίσης, το νήμα τους (πορτοκαλί) δεν κρυώνει επαρκώς για να εμφανίσει το στροβοσκόπιο (Φωτογραφία:twenty20)

Ως εκ τούτου, δεν θα ήταν δυνατό να δείτε τους λαμπτήρες πυρακτώσεως να τρεμοπαίζουν στην κάμερα.

Έτσι, την επόμενη φορά που θα δείτε τα LED να τρεμοπαίζουν στο βίντεο, θα ξέρετε καλύτερα από το να τα βγάλετε από το περίβλημά τους με απογοήτευση για να τα επισκευάσετε. Εξάλλου, γιατί να επισκευάσετε κάτι που δεν έχει σπάσει εξαρχής!