Светодиодные стробоскопы для телевидения и телевещания: управление мерцанием

Я регулярно работаю с теле- и радиопроизводствами и сценическими площадками, подбирая светодиодные светильники, которые должны предсказуемо вести себя перед камерами. В этой статье я объясняю, почему светодиодные светильники со стробоскопическим эффектом могут вызывать мерцание и артефакты изображения на телевидении и в эфире, как управлять временной модуляцией света (TLM), на что следует обращать внимание в технических характеристиках светильников, а также как тестировать и проверять их работоспособность на съемочной площадке. Мой подход сочетает практический опыт с отраслевыми стандартами, чтобы вы могли выбирать и вводить в эксплуатацию освещение, которое останется надежным в условиях телевещания.

Понимание временных изменений светового режима и целей трансляции

Что вызывает мерцание светодиодных стробоскопов?

Мерцание — это видимое или регистрируемое изменение светового потока во времени, вызванное модуляцией тока управления светодиодом. В приборах, способных работать в режиме стробоскопа, эта модуляция является преднамеренной (для создания импульсов), но она взаимодействует с системами экспозиции камер, скользящими затворами и частотой кадров в вещании. Временная модуляция света (ВМС) и временные световые артефакты (ВЛА), такие как мерцание, стробоскопические эффекты и артефакты движущейся полосы, описаны в технической записке CIE по системам освещения с временной модуляцией.CIE TN 006:2016) и кратко изложено на странице Википедии длястробоскопы.

Почему телевизионные/вещательные системы особенно чувствительны

Камеры регистрируют свет с дискретной частотой кадров (например, 24, 25, 30, 50, 60 кадров в секунду), и многие сенсоры используют скользящие затворы. Когда модуляция светодиода содержит частотные составляющие, близкие к частоте кадров или ее гармоникам, на записанных изображениях появляется эффект наложения спектров в виде мерцания или полос. Рабочие процессы вещания (многокамерное переключение в реальном времени, замедленная съемка, высокая частота кадров) усугубляют эти проблемы, делая допустимые отклонения в вещании более строгими, чем во многих сценариях с участием только живой аудитории.

Ключевые ключевые слова и показатели, за которыми следует следить.

При оценке осветительных приборов я проверяю: частоту модуляции, глубину модуляции (процент мерцания), индекс мерцания, ширину импульса стробоскопа, частоту ШИМ, а также поддерживает ли прибор режимы случайного или непрерывного тока. Стандарты, такие как...IEEE 1789-2015Стандарты CIE TN 006 и другие предоставляют полезные инструменты для оценки рисков для зрителей и камер.

Практические методы контроля мерцания в условиях телевещания.

Выберите подходящую архитектуру стробоскопа

Не все светодиодные стробоскопы одинаковы. Существует три распространенных архитектуры: стробоскопы на основе ШИМ, стробоскопы с разрядом конденсатора (высокоэнергетические) и стробоскопы с модуляцией постоянного тока. Для вещания я предпочитаю приборы, которые предлагают высокочастотную ШИМ или драйверы стробоскопов с истинным постоянным током, которые поддерживают спектральную стабильность и ограничивают низкочастотную составляющую. Высокоэнергетические разряды конденсаторов могут создавать короткие, интенсивные импульсы, но могут вносить широкоспектральные составляющие, которые непредсказуемо взаимодействуют с датчиками камер.

Предпочтительно использовать высокие несущие частоты или аналоговое затемнение.

Повышение частоты несущей ШИМ смещает энергию модуляции от гармоник частоты кадров камеры и слышимых диапазонов. Многие вещательные приборы используют ШИМ > 1–2 кГц или аналоговое/токовое управление затемнением, что позволяет избежать резких импульсов. По возможности выбирайте приборы, которые явно указывают частоту ШИМ и глубину модуляции при типичных настройках затемнения.

Используйте синхронизацию и управление с учетом положения затвора.

Для многокамерной съемки я рекомендую синхронизировать осветительные приборы с основным эталонным сигналом или с синхронизацией по камере, если таковая имеется. Если синхронизация невозможна, используйте рандомизированные или псевдорандомные схемы модуляции, которые распределяют энергию спектрально и уменьшают когерентное наложение спектров с частотой кадров камеры. Многие контроллеры освещения, используемые в телевещании, поддерживают распределение таймкода или синхронизации для этой цели.

Тестирование и проверка на съемочной площадке.

Простые тесты камеры, которые я всегда провожу.

Я провожу три быстрые проверки для каждой комбинации осветительного прибора и камеры: 1) статическая проверка частоты кадров на уровне, используемом в производстве (24/25/30/50/60 кадров в секунду), 2) проверка в режиме высокоскоростной/замедленной съемки, если съемка ведется с высокой частотой кадров, и 3) проверка с изменением угла затвора или экспозиции для определения точек чувствительности. Используйте те же настройки камеры, объектива и съемки, которые вы будете использовать в производстве.

Измерения с помощью измерительных приборов для принятия обоснованных решений

Используйте быстродействующий фотодиод и осциллограф или люксметр, способный измерять TLM, чтобы зафиксировать частоту модуляции и форму сигнала. Это позволит рассчитать глубину модуляции и индекс мерцания. Такие измерения подтверждают, соответствует ли светильник пороговым значениям, установленным стандартами (см. ссылки на CIE и IEEE выше).

Матрица испытаний и критерии приемки

Определите критерии приемки до начала съемок. Например: отсутствие видимого мерцания при номинальных углах затвора камеры и частоте кадров; отсутствие полос при медленном панорамировании; и измеренная глубина модуляции ниже заданного порогового значения. Документирование этих критериев позволяет избежать замены осветительных приборов в последнюю минуту и ​​предоставляет съемочным группам четкий контрольный список «пройдено/не пройдено».

Выбор и сравнение светодиодных стробоскопов для телевещания.

Что должно быть указано в технической спецификации?

Настаивайте на том, чтобы производители публиковали частоту ШИМ, глубину модуляции на стандартных уровнях затемнения, ширину импульса стробоскопа, а также информацию о том, использует ли устройство драйверы с постоянным током или с разрядом конденсатора. Также запросите фотометрические данные в режимах стробоскопа (сдвиг цветовой температуры, спектральное распределение мощности), поскольку спектральные изменения при импульсном режиме могут влиять на оттенки кожи и баланс белого камеры.

Сравнительная таблица: распространенные типы стробоскопов и их пригодность для вещания.

Источники: CIE TN 006:2016 (ЦИЕ), IEEE 1789-2015 (IEEE).

Пункты договора и приемочные испытания

Включите в договор пункты, обязывающие поставщика сертифицировать работу стробоскопа при заданных настройках камеры и обеспечить проверку на месте. Мне также необходим доступ к настройкам прошивки или DMX-адресам параметров стробоскопа, чтобы технический персонал мог быстро корректировать его работу в день показа.

Практические примеры и решение проблем на съемочной площадке.

Пример из практики: прямая трансляция с использованием камер с эффектом «роллинг-шаттера».

В ходе одной из прямых трансляций с использованием нескольких камер я выбрал приборы, поддерживающие высокочастотную ШИМ и позволяющие отключать низкочастотные режимы стробоскопа с пульта управления освещением. Мы предварительно протестировали каждую пару камера/прибор и обнаружили, что определенная модель прибора создавала полосы на частоте 60 кадров в секунду при несущей частоте 1,2 кГц из-за взаимодействия гармоник. Переключение на приборы, работающие с частотой >4 кГц, или использование аналогового диммирования устранило этот артефакт.

Краткий контрольный список для устранения неполадок

Если во время репетиции вы наблюдаете мерцание или полосы, проверьте: 1) частоту кадров камеры и настройки затвора, 2) частоту ШИМ и режим стробоскопа прибора, 3) используют ли несколько приборов один источник питания, что приводит к возникновению биений, и 4) настройки DMX или RDM, которые могут вызывать непреднамеренную модуляцию.

Программные инструменты и автоматизация

Некоторые современные системы управления освещением могут автоматизировать проверку мерцания и регулировать параметры ШИМ или стробоскопа для всех приборов. При наличии такой возможности, это ускоряет проверку и снижает вероятность человеческой ошибки.

Вопросы, волнующие производителя — почему выбор поставщика имеет значение.

Что должны предоставлять производители

Я всегда требую от производителей раскрывать топологию драйвера, частоты ШИМ, графики глубины модуляции и спектральную стабильность во время работы стробоскопа. Без этих данных я рассматриваю прибор как представляющий неизвестный риск для использования в вещании. Подтверждение сторонними организациями или опубликованные технические документы являются существенным плюсом.

О компании Guangzhou BKlite и о том, почему я с ними сотрудничаю.

Компания Guangzhou BKlite Stage Lighting Equipment Co., Ltd. была основана в 2011 году и стала одной из ведущих компаний в индустрии сценического освещения. Философия бизнеса компании основана на профессионализме и инновациях, а также на обеспечении выгоды для всех заинтересованных сторон. За последние 14 лет компания добилась значительного роста и создала прочную репутацию благодаря качеству и надежности. Завод производит все виды сценического освещения, такие как серии IP20 Bee Eye, IP65 Bee Eye, светодиодные подвижные прожекторы, светодиодные точечные подвижные прожекторы, светодиодные заливающие подвижные прожекторы, светодиодные прожекторы Par, светодиодные линейные прожекторы и светодиодные стробоскопы. Каждый продукт изготавливается с использованием передовых технологий, чтобы соответствовать меняющимся потребностям индустрии развлечений. Наша компания инвестирует в исследования и разработки, чтобы создавать новые идеи и оставаться впереди отраслевых тенденций. Наша цель — стать ведущим мировым производителем сценического освещения. Наш веб-сайт:https://www.bklite.com/Наш адрес электронной почты:экспорт3@bklite.com.

Преимущества BKlite и продукция, востребованная в сфере телевещания.

По моему опыту, сильные стороны BKlite — это быстрые циклы исследований и разработок, надежный контроль качества электроники драйверов и широкий ассортимент продукции, включающий светодиодные поворотные головки, светодиодные сценические светильники, светодиодные поворотные головки, светодиодные стробоскопические линейки, светодиодные прожекторы PAR, светодиодные COB-светильники, светодиодные точечные поворотные головки, светодиодные линейные поворотные головки, светодиодные профильные поворотные головки и светодиодные прожекторы. Этот ассортимент упрощает поиск приборов с документированными опциями ШИМ или непрерывного тока, подходящих для вещания. Они также предоставляют инженерную поддержку для настройки режимов управления в соответствии с производственными потребностями.

Стандарты, ссылки и дополнительная литература

Авторитетные источники, на которые я полагаюсь

В своих технических рекомендациях я опираюсь на следующие документы и исследования:

• CIE TN 006:2016, Визуальные аспекты систем освещения с временной модуляцией (ЦИЕ).
• IEEE 1789-2015, Рекомендации по модуляции тока в светодиодах высокой яркости (IEEE).
• Обзор стробоскопического света (Википедия).

Когда следует проконсультироваться с дополнительными экспертами

Если в вашем проекте используются нестандартные системы камер (экзотические частоты кадров, специализированные высокоскоростные камеры или датчики нестандартной конфигурации), проконсультируйтесь как с производителем камер, так и с поставщиком осветительного оборудования для проведения комплексных испытаний. Для критически важных задач телевещания настаивайте на заводской поддержке во время приемочных испытаний.

Часто задаваемые вопросы — Часто задаваемые вопросы от производственных команд.

1. Будут ли все светодиодные вспышки вызывать мерцание на камере?

Нет. Не все светодиодные светильники со стробоскопическим эффектом вызывают видимое мерцание. Мерцание зависит от метода управления, частоты модуляции, формы импульса и конкретных настроек камеры. Светильники, предназначенные для вещания, обычно минимизируют TLM и публикуют данные драйвера.

2. Какая частота ШИМ является «безопасной» для вещательных камер?

Не существует единой универсальной частоты, гарантированно безопасной для всех камер. На практике помогает смещение несущей частоты значительно выше гармоник частоты кадров камеры (многие производители используют >1–4 кГц) и уменьшение глубины модуляции. Всегда проводите тестирование с вашей конкретной камерой.

3. Следует ли избегать использования стробоскопов с разрядом конденсатора для прямой трансляции телепередач?

Можно использовать стробоскопы с разрядом конденсатора, но они сопряжены с более высоким риском спектральных переходных процессов и артефактов изображения, получаемых камерой. Если вам нужны сверхкороткие импульсы, запланируйте тщательное тестирование камеры и рассмотрите альтернативные варианты, если появятся артефакты.

4. Как указать «отсутствие мерцания» в документации по закупкам?

Запросите опубликованные данные о частоте ШИМ, глубине модуляции в диапазоне затемнения, индексе мерцания и результатах приемочных испытаний на месте с использованием ваших камер. Требуйте поддержки производителя во время приемочных испытаний и укажите критерии прохождения/непрохождения испытаний, связанные с тестами камер.

5. Могут ли системы управления освещением помочь устранить мерцание?

Да. Контроллеры, поддерживающие DMX с более высоким разрешением, синхронизированное время/генлокацию или управление параметрами стробоскопа на уровне прошивки, могут уменьшить или устранить мерцание. Некоторые контроллеры также предлагают режимы случайной модуляции для предотвращения когерентного наложения спектров.

6. Изменяют ли светодиодные стробоскопы цветовую температуру при включении?

Да, могут. Формы управляющих сигналов и пиковые токи могут изменять эффективное спектральное распределение мощности и кажущуюся цветовую температуру. Выбирайте осветительные приборы с подтвержденной спектральной стабильностью в стробоскопическом режиме и проверяйте баланс белого на камере во время испытаний.

Контакты, дальнейшие шаги и информация о продукте.

Если вам нужна помощь в выборе светодиодных светильников со стробоскопом для предстоящей трансляции или вы хотите провести приемочные испытания на месте, я могу проконсультировать вас по вопросам выбора светильников, планов испытаний и интеграции с вашей системой управления освещением. Для ознакомления с вариантами продукции и заводской поддержкой обратитесь в компанию Guangzhou BKlite Stage Lighting Equipment Co., Ltd., которая производит широкий ассортимент продукции, подходящей для сцены и телевещания, и предлагает прямую поддержку в области исследований и разработок. Посетите сайт.https://www.bklite.com/или по электронной почтеэкспорт3@bklite.comЗапросить технические характеристики, отчеты по ШИМ/мерцанию или организовать техническую консультацию.

При обращении к нам, пожалуйста, сообщите: модели камер и частоту кадров, которые вы планируете использовать, желаемый стробоскопический эффект (непрерывный, импульсный или синхронизированный), а также любые критерии приемочных испытаний. Я помогу вам перевести эти данные в технические требования, которые вы сможете включить в процесс закупки и проверить на съемочной площадке.