Полосы на фотографии при съёмке светодиодной лампы появляются из-за несовпадения двух процессов: свет меняет яркость во времени, а матрица камеры считывает изображение не обязательно целиком сразу. Разные строки кадра могут попасть на разные фазы светового импульса. В результате часть снимка оказывается ярче, часть темнее. Глаз обычно не замечает быстрого мерцания, но камера фиксирует его как полосы, градиент или неравномерную яркость.
Светодиод светит не всегда одинаково
Яркость светодиода зависит от электрического питания и схемы управления. Некоторые лампы излучают почти непрерывный свет, другие быстро включают и выключают ток либо периодически меняют его величину. О том, как электрический ток в принципе превращается в свет, рассказывает статья «Как электричество превращается в свет и движение?». При достаточно высокой частоте человек воспринимает свет как постоянный, хотя фактически яркость немного колеблется.
Такие колебания могут происходить с частотой сети или создаваться электронным драйвером и широтно-импульсным регулированием. Понижение яркости иногда достигается быстрым чередованием более ярких и более тёмных интервалов. Чем ниже частота импульсов или чем короче выдержка, тем выше шанс, что камера увидит отдельные фазы вместо усреднённого света.
Это не означает, что все светодиодные лампы заметно мерцают или одинаково ведут себя на снимке. Драйверы различаются, а характер света зависит от конструкции лампы, режима яркости и нагрузки. Поэтому одна лампа даёт полосы, а другая при тех же настройках выглядит ровно.
Как камера превращает мерцание в полосы
В телефонах и многих цифровых камерах матрица считывается строка за строкой. Между экспонированием верхних и нижних частей кадра проходит небольшое время. Если свет меняется именно в этот промежуток, строки получают разную среднюю экспозицию. Так возникает горизонтальная полосатость, иногда прокатывающаяся по кадру в видео.
Механический затвор тоже может создавать движущуюся щель экспонирования, поэтому проблема не сводится к одной лишь съёмке с электронным затвором. Тип затвора, скорость считывания сенсора и выдержка влияют на вид артефакта. Чем быстрее камера считывает кадр и чем стабильнее источник света, тем меньше вероятность заметных полос.
Если выдержка захватывает много циклов мерцания, каждый участок изображения усредняет несколько светлых и тёмных фаз. Снимок получается ровнее. Если же камера записывает короткий фрагмент одного цикла или разные строки попадают на разные фазы, яркость по кадру расходится. Это похожий на «биение» эффект при сравнении двух частот, а не дефект объектива.
Почему глаз не видит то, что видно камере
Зрительная система тоже интегрирует свет во времени, а не воспринимает каждый электрический импульс как отдельную вспышку. Частота и глубина изменения могут оказаться выше порога осознанного восприятия, поэтому лампа кажется стабильной. Матрица же экспонирует ограниченный интервал и затем последовательно считывает пиксели; её временные характеристики отличаются от зрения.
Иногда человек всё же замечает мерцание боковым зрением или при быстрых движениях глаз. Но отсутствие видимого мерцания не гарантирует, что камера не покажет полосы. Снимок выявляет временную структуру света с помощью другой схемы измерения.
Если после тёмной комнаты свет кажется слишком ярким, это связано с адаптацией зрения; на снимке полосы имеют другую причину. В статье «Почему после тёмной комнаты свет кажется слишком ярким?» разобрана работа глаза, а здесь – взаимодействие освещения с матрицей.
Как уменьшить полосы
Для начала можно включить автоматический режим уменьшения мерцания, если он есть в телефоне или камере. Полезно попробовать несколько выдержек: при освещении от сети настройки, согласованные с частотой электропитания региона, часто уменьшают различия между полосами. Конкретные значения зависят от страны, источника света, режима затемнения и частоты кадров, поэтому это способ подбора, а не универсальная гарантия.
Другой вариант – изменить яркость лампы. У некоторых моделей мерцание сильнее именно при диммировании, поэтому максимальная или средняя мощность может дать более равномерный кадр. Можно использовать источник с качественным драйвером или постоянный свет, предназначенный для фото- и видеосъёмки. Если полоса перемещается между кадрами, изменение выдержки и частоты кадров иногда помогает найти более спокойный режим.
При съёмке экрана или нескольких ламп в помещении стоит проверить каждую комбинацию отдельно. Разные источники могут иметь различные частоты и фазы, поэтому устранение полос от одной лампы не всегда исправляет освещение всего кадра. В некоторых камерах доступна настройка частоты источника света или тонкая регулировка выдержки.
Полосы не всегда означают неисправность
Если полосатость возникает только на фотографии или видео при конкретном источнике света, камера, скорее всего, фиксирует временную модуляцию освещения. Это не обязательно поломка матрицы. Для проверки можно снять ту же сцену при дневном свете или другом источнике. Если полосы исчезли, причина почти наверняка в сочетании лампы и режима съёмки.
Если артефакт сохраняется в любых условиях, включая ровный дневной свет, стоит проверить объектив, настройки и саму камеру. Но одиночные горизонтальные тёмные зоны под светодиодами обычно объясняются не грязью на сенсоре, а разницей освещённости между строками кадра.
Построчная запись кадра связана с историей развития камер и способом регистрации света. В статье «Как 35-миллиметровая камера изменила фотографию» рассказывается о фототехнике; здесь важно, что цифровой сенсор тоже имеет временную структуру считывания.
Короткий ответ
Светодиодная лампа иногда даёт полосы на фотографии, потому что её яркость быстро колеблется, а матрица считывает кадр построчно. Верхние и нижние строки оказываются освещены в разные фазы импульса. Смена выдержки, режима против мерцания, частоты кадров или яркости лампы может уменьшить эффект. Глаз часто не замечает колебаний, поскольку воспринимает свет иначе, чем камера.
Почему полосы бывают и горизонтальными, и вертикальными
Направление полос зависит от того, как устроено считывание матрицы, как камера экспонирует изображение и какой источник мерцает. У распространённого построчного считывания экспозиция разных строк смещена по времени, поэтому обычно заметны горизонтальные участки. Но отдельные схемы освещения, вращающиеся элементы, быстро движущийся источник или последующая обработка могут создать вертикальные или наклонные рисунки. Само направление артефакта не всегда позволяет поставить диагноз без проверки камеры и света.
В видео полосы могут ползти вверх или вниз. Это происходит, когда разница фаз между циклом света и циклом считывания меняется от кадра к кадру. Если частоты почти совпадают, движение полос выглядит медленным; при большем различии оно ускоряется. Иногда видео показывает широкую тёмную область, которая перемещается через кадр, хотя в комнате освещение кажется постоянным.
Мерцание экрана – похожий эффект
Полосы могут появляться при съёмке не только лампы, но и телевизора, монитора или цифрового табло. Экран сам обновляет яркость по времени, а камера считывает его отдельными строками. В результате две электронные системы взаимодействуют и создают муароподобный рисунок. Уменьшить эффект часто помогают изменение выдержки, частоты кадров или режима обновления экрана.
Для камер важен не только свет, но и способ регистрации изображения. История перехода к компактной фототехнике разобрана в статье «Как 35-миллиметровая камера изменила фотографию».
