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カメラから見たときに LED ライトがちらつくのはなぜですか?

<ブロック引用>

ストロボのような効果は、カメラを通して見たときに、一見完全に機能しているように見える LED ライトの知覚可能なちらつきです。

カメラで画像がちらつく LED 電球を見たことがありますか?

そうでない場合は、この非常に簡単な実験を試してください。スマートフォンのカメラのスイッチを入れ、LED ライトの光源に向けます。デイタイム ランニング ライト付きの車をお持ちの場合、この奇妙な現象はスマートフォンのカメラで見ると簡単に観察できます。

LED ライトは、人間の目には感知できない速さでちらつきます。

愛好家の自動車ジャーナリストとして、車のライトがちらつくように見えるときにイライラして髪を引っ張っている写真家を何人も見かけました。ファンシーな乗り物の美しい写真を撮りたいと思っている写真家にとってはイライラするかもしれませんが、これは単純に 2 つの現象の衝突として説明されています。

ストロボ効果とは?

古い物理学の本をめくってみると、「ビジョンの固執」として知られる人間の傾向に出くわすでしょう。目の前にあるものがなくなっても、私たちは物事を知覚し続けます。これにより、一連の個別の静止画像ではなく、イベントを連続したものとして見ることができます。

動画は、私たちの視覚の持続性により、人間の目には流動的に見える一連の静止ショットです (写真提供者:Pixabay)

LED は、人間の目には感知できない非常に高い周波数でオンとオフを切り替えます。このため、実際にスイッチをオフにするまで、ライトがオンになっているように見えます。

同様に、ビデオは実際には、立て続けにキャプチャされた一連の画像です。これらの画像は、1 秒あたりのフレーム数または FPS で測定されるブリスター レートでキャプチャされます。一緒にプレイすると、この視覚の持続性により、脳がだまされて、画面上のイベントが 1 つの連続した流動的な動きとして認識されます。

FPS が LED スイッチングの周波数を超えると、ちらつきが明らかな誤動作として画面に表示されます。これはストロボ効果として知られています。

そもそも LED がオンとオフを切り替えるのはなぜですか?

ちらつきとは、LED のオンとオフの状態が急速に切り替わることを指します。ちらつくかどうかは、供給される電流の性質に依存します。

ちらつく LED は通常、目に見えないほど高速で点滅するため、肉眼では見えません。したがって、カメラに表示されているちらつきは、実際には正常に動作しているライトであることを確認できます。懸念すべき唯一のまばたきは、肉眼で見える場合です。

ただし、操作中に常にちらつくと言うのは、非常に大まかな説明です.

直流(DC)供給

コイン電池は、回路が壊れていない限り、常に LED を「オン」に保つ直流電源です (写真提供:Pixel Enforcer/Shutterstock)

LEDに直流電流が供給される場合、たとえばバッテリーを使用するとします。ダイオード内の電子は常にエネルギーを与えられた状態にあります。このため、回路が壊れるまで光エネルギーを放出し続け、スイッチを入れたままにします。
DC 電源から供給される LED は、カメラで見るとちらつきがないように見えます。

交流 (AC) 供給

交流は通常、コンセントなどから供給されます。交流はその性質上、1 サイクルで 2 回オンになり、3 回オフになります。したがって、エネルギーを与えられた電子は、すべてのエネルギーを光として消費することによってシェルに 3 回戻り、再びエネルギーを与えられるだけです。このため、交流電源に直接接続された LED ライトがビデオでちらつくように見えます。

LED ライトは、AC を DC に変換するドライバーに接続されています (写真提供:flickr)

ただし、LED を直接 AC 電流に接続することは現実的ではありません。LED の寿命は、状態間の循環によって劇的に短くなるからです。したがって、それらは「ドライバー」と呼ばれるレギュレーターに接続され、AC を DC に変換してからライトにルーティングします。ドライバを介して機能する LED は、ちらつきを示しません。

パルス幅変調 (PWM)

パルス波変調 (赤) は、連続エネルギー入力 (青) を個別のバンドルに分割します (写真提供:Shutterstock)

伝送技術の進化により、カメラ上の LED ライトのちらつきは、AC または DC 電源だけに起因するものではありません。

ドライバーによって駆動される LED ライトが点滅する可能性があります。消費電力の削減を達成するために、電源は、連続的な電源の代わりに電流の個別のパルスに束ねることができます。これにより、交流で観察されるのと同様のちらつきが発生します。これは、パルス幅変調として知られています。パルス幅変調は、調光ライトや自動車のデイタイム ランニング ライトで一般的に採用されています。

ちらつきを止めることはできますか?

ちらつき自体を止めるのはまったく役に立ちません。ただし、刺激的なストロボ効果は排除しようとしています。

ストロボ効果を排除することは信じられないほどの精度のタスクですが、フレーム速度とシャッター速度を AC 電流の周波数の倍数に調整することで簡単に減らすことができます。

アメリカを除いて、交流電流は 50 Hz の速度で供給されます。これは、電流が 1 秒間に 50 回オンとオフの間で状態を変えることを意味します。

カメラのパラメーター、つまりシャッター スピードとフレーム レートを 50 の倍数または分数の値に調整することで、ストロボ効果を大幅に減らすことができます。

一部の LED は、オン/オフ サイクルを調整することでちらつきを調整できるドライバーによって提供されます。カメラのフレーム レートを超えるようにちらつき率を調整することで、ストロボ効果を効果的に排除できます。

白熱電球もちらつきますか?

LED と同様に、フィラメント電球も交流電流によってオンとオフを切り替えます。そうは言っても;電球内のフィラメントは、「オフ」状態の間は十分に冷却されません。これは、カメラで何らかの重要な方法で表示されます。

白熱電球も点いたり消えたりしますが、そのフィラメント (オレンジ色) はストロボ効果を発揮するのに十分なほど冷却されません (写真提供:2020)

したがって、白熱電球のちらつきをカメラで見ることはできません。

したがって、次にビデオで LED のちらつきを見たときに、イライラしてハウジングから LED を引き抜いて修理してもらうよりも、よくわかるでしょう。そもそも、壊れていないものを修理する必要はありません。


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