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科普 | LED灯会为何在相机上出现频闪?

作者:admin 更新时间:2021-02-07 点击次数:268
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科普 | LED灯会为何在相机上出现频闪?
 
“频闪效应”是一种可察觉的闪烁效果,通常在手机朝向LED光源拍摄时会出现。
 
 
 
你是否看到过手机相机拍摄LED光源时会频闪图像,但直接肉眼观看时却是正常的?你可以做一个非常简单的实验,开启你的手机摄像头,将其对准一个LED光源,如果你的汽车有日光灯,那么通过智能相机摄像头就能很容易观察到这种奇怪现象。
 
 
 
 
 
 
事实上,LED光源闪烁的频率是人类肉眼无法察觉的,车评爱好者经常会遇到一些令其抓狂的场景:当对汽车拍照时,汽车启动日光灯,最终的拍摄效果会令他们十分沮丧,这种频闪效应可以简单地解释为两种灯光的冲突。
 
 
 
什么是频闪效应?
 
 
 
如果你翻阅之前的物理书籍,你会发现人们通常有一种倾向,被称为“视觉暂留现象”,我们能持续感知事物,即使它们不再出现在我们眼前,我们能够看到“持续图像”,而不是一组离散的静态图像。
 
LED光源高频闪烁,肉眼是无法察觉到的,因此,我们看到灯是开着的,直到我们将电源完全关闭。同样,视频实际上是一系列快速连续捕捉的图像,这些图像是以每秒帧数为单位捕获的,当我们一起玩游戏时,这种持续性的视觉会欺骗我们的大脑,使其将屏幕上的事件视为一个连续的流体运动。
 
当每秒帧数超过LED光源频率时,手机相机呈现出明显的闪烁效果,这就是频闪效应。
 
LED灯在开启和关闭状态快速切换时会出现闪烁,是否闪烁主要取决于提供给它的电流性质。通常情况下,LED灯闪烁频率非常高,人类肉眼无法直接察觉,或者说是肉眼不可见的,因此,人们可以放心,任何可见的相机闪烁实际上是灯光运行正常,唯一应该引起关注的是人类的眨眼。然而,说LED灯在运行时始终处于闪烁状态是一个非常宽泛的说法。

 
 
 
直流电源
 
 
 
当直流电源对LED灯提供电能时,这里指的直流电源通常是蓄电池,LED灯二极管中始终处于带电状态,因此,它们不断地释放光能,并保持接通状态,直到电路断开。手机相机拍摄由直流电供电的LED灯时,画面将出现持续频闪。


 
交流电源
 
 
 
交流电通常是由墙壁插座之类的电源提供,从本质上讲,交流电在一个周期内开2次关3次,因此,被激发的电子以光的形式消耗所有的能量,返回至电子外壳3次,然后再次被激发。因此,一个直接连接到交流电源的LED灯会在视频中出现闪烁。
 
然而,将LED灯直接连接到交流电源是不可行的,这会导致LED灯寿命由于开关状态循环切换而显著降低。因此,它们被连接到被称为“驱动器”的调节器,在将它们布线连接灯光之前,它将交流电转换为直流电,通过驱动器运行的LED灯不会显示闪烁。


 
脉冲宽度调制
 
 
 
伴随着传输技术的不断发展,LED灯导致手机相机频闪不仅完全归因于交流或者直流电源,由驱动器供电的LED灯会出现闪烁,为了达到降低功耗的作用,电源可捆绑成离散脉冲电流,而不是连续电源,这就是所谓的脉冲宽度调制,通常用于汽车日光灯。

 
 
 
频闪能够停止吗?
 
 
 
停止频闪本身是非常无益的,然而,刺激性频闪效应是我们试图消除的,虽然消除频闪效应是一项难以置信的精度任务,但它很容易通过调整帧速和快门速度来降低。
 
除美国之外,交流电是以50赫兹的频率提供的,这意味着电流在1秒钟内会在开启和关闭之间改变50次。通过调整相机参数,即快门速度和帧数率为50的倍数或者分数,从而显著降低频闪效果。
 
一些LED灯是由驱动器调节的,通过调节它们的开关周期控制闪烁频率,如果调节其闪烁速率超过相机帧数率,就可以有效地消除频闪效应。


 
白炽灯泡也会闪烁吗?
 
 
 
像LED灯一样,白炽灯泡在交流电中切换开启和关闭,也就是说,在关闭状态下,白炽灯泡中的灯丝没有充分冷却,这将在手机相机上不会呈现显著效果,因此,我们不可能在手机相机上看到白炽灯泡闪烁。
 


 
来源:新浪科技


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