為什麼LED燈會在相機上出現頻閃?
2021年06月18日08:40

  6月18日消息,“頻閃效應”是一種可察覺的閃爍效果,通常在手機朝向LED光源拍攝時會出現。

  你是否看到過手機相機拍攝LED光源時會頻閃圖像,但直接肉眼觀看時卻是正常的?你可以做一個非常簡單的實驗,開啟你的手機鏡頭,將其對準一個LED光源,如果你的汽車有日光燈,那麼通過智能相機鏡頭就能很容易觀察到這種奇怪現象。

無頻閃的LED燈對兒童視力具有保護性。
無頻閃的LED燈對兒童視力具有保護性。

  事實上,LED光源閃爍的頻率是人類肉眼無法察覺的,車評愛好者經常會遇到一些令其抓狂的場景:當對汽車拍照時,汽車啟動日光燈,最終的拍攝效果會令他們十分沮喪,這種頻閃效應可以簡單地解釋為兩種燈光的衝突。

  什麼是頻閃效應?

  如果你翻閱之前的物理書籍,你會發現人們通常有一種傾向,被稱為“視覺暫留現象”,我們能持續感知事物,即使它們不再出現在我們眼前,我們能夠看到“持續圖像”,而不是一組離散的靜態圖像。

  LED光源高頻閃爍,肉眼是無法察覺到的,因此,我們看到燈是開著的,直到我們將電源完全關閉。同樣,視頻實際上是一系列快速連續捕捉的圖像,這些圖像是以每秒幀數為單位捕獲的,當我們一起玩遊戲時,這種持續性的視覺會欺騙我們的大腦,使其將屏幕上的事件視為一個連續的流體運動。

  當每秒幀數超過LED光源頻率時,手機相機呈現出明顯的閃爍效果,這就是頻閃效應。

  LED燈在開啟和關閉狀態快速切換時會出現閃爍,是否閃爍主要取決於提供給它的電流性質。通常情況下,LED燈閃爍頻率非常高,人類肉眼無法直接察覺,或者說是肉眼不可見的,因此,人們可以放心,任何可見的相機閃爍實際上是燈光運行正常,唯一應該引起關注的是人類的眨眼。然而,說LED燈在運行時始終處於閃爍狀態是一個非常寬泛的說法。

動作是一組靜態鏡頭,由於我們的視覺持久性,在人眼看來是流體。
動作是一組靜態鏡頭,由於我們的視覺持久性,在人眼看來是流體。

  直流電源

  當直流電源對LED燈提供電能時,這裏指的直流電源通常是蓄電池,LED燈二極管中始終處於帶電狀態,因此,它們不斷地釋放光能,並保持接通狀態,直到電路斷開。手機相機拍攝由直流電供電的LED燈時,畫面將出現持續頻閃。

  交流電源

  交流電通常是由牆壁插座之類的電源提供,從本質上講,交流電在一個週期內開2次關3次,因此,被激發的電子以光的形式消耗所有的能量,返回至電子外殼3次,然後再次被激發。因此,一個直接連接到交流電源的LED燈會在視頻中出現閃爍。

  然而,將LED燈直接連接到交流電源是不可行的,這會導致LED燈壽命由於開關狀態循環切換而顯著降低。因此,它們被連接到被稱為“驅動器”的調節器,在將它們布線連接燈光之前,它將交流電轉換為直流電,通過驅動器運行的LED燈不會顯示閃爍。

  脈衝寬度調製

  伴隨著傳輸技術的不斷髮展,LED燈導致手機相機頻閃不僅完全歸因於交流或者直流電源,由驅動器供電的LED燈會出現閃爍,為了達到降低功耗的作用,電源可捆綁成離散脈衝電流,而不是連續電源,這就是所謂的脈衝寬度調製,通常用於汽車日光燈。

硬幣電池是一個直電流源,保持LED燈處於開啟狀態,除非電路斷開。
硬幣電池是一個直電流源,保持LED燈處於開啟狀態,除非電路斷開。

  頻閃能夠停止嗎?

  停止頻閃本身是非常無益的,然而,刺激性頻閃效應是我們試圖消除的,雖然消除頻閃效應是一項難以置信的精度任務,但它很容易通過調整幀速和快門速度來降低。

  除美國之外,交流電是以50赫茲的頻率提供的,這意味著電流在1秒鍾內會在開啟和關閉之間改變50次。通過調整相機參數,即快門速度和幀數率為50的倍數或者分數,從而顯著降低頻閃效果。

  一些LED燈是由驅動器調節的,通過調節它們的開關週期控制閃爍頻率,如果調節其閃爍速率超過相機幀數率,就可以有效地消除頻閃效應。

  白熾燈泡也會閃爍嗎?

  像LED燈一樣,白熾燈泡在交流電中切換開啟和關閉,也就是說,在關閉狀態下,白熾燈泡中的燈絲沒有充分冷卻,這將在手機相機上不會呈現顯著效果,因此,我們不可能在手機相機上看到白熾燈泡閃爍。(葉傾城)

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