Мерцание света на видео: откуда в кадре полосы Считаем по строкам
Свет в комнате кажется ровным, а в кадре по нему ползут полосы. Дело не в камере и не в лампе по отдельности: лампа пульсирует сто раз в секунду, а матрица считывает кадр построчно. Доска ниже считает яркость каждой строки и показывает, какие выдержки убирают полосы полностью.
Свет, который мигает сто раз в секунду
В розетке переменный ток: напряжение пятьдесят раз в секунду меняет знак. Лампе всё равно, в какую сторону течёт ток, — она светит на каждом полупериоде. Значит, яркость пульсирует не 50, а 100 раз в секунду.
Глаз этого не видит: он слишком медленный и усредняет. Камера — не усредняет. Она открывает затвор на конкретный отрезок времени и собирает ровно тот свет, который попал в этот отрезок. Если отрезок пришёлся на пик пульсации, строка светлая. Если на провал — тёмная.
Почему полоса, а не просто тёмный кадр
Матрица большинства камер считывает кадр не целиком, а построчно, сверху вниз. Это называется роллинг-шаттер. Верхняя строка начинает экспозицию раньше нижней на всё время считывания кадра — от считаных миллисекунд у быстрых сенсоров до нескольких сотых секунды у медленных.
Получается, что каждая строка ловит свой участок синусоиды. Одна попала на пик, другая на провал — и по кадру идёт светлая и тёмная полоса. Чем медленнее сенсор считывает кадр, тем больше полос помещается по высоте: подвигайте ползунок «считывание» и посмотрите.
Если бы затвор был глобальным — весь кадр экспонировался бы одновременно, и вместо полос кадры просто мигали бы по яркости от кадра к кадру. Это тоже брак, просто другой.
Полоса — не наложенный поверх кадра узор, а разная экспозиция разных строк. В тёмной полосе меньше света, значит меньше информации: вытягивая её, вы поднимаете шум, а не картинку. Плагины-дефликеры выравнивают яркость по кадрам и слегка сглаживают полосы, но фактуру в провалах они не вернут. Чинится на площадке, за десять секунд, выдержкой.
Какие выдержки безопасны
Правило одно: выдержка должна вмещать целое число периодов пульсации. Пульсация — удвоенная частота сети. В России сеть 50 Гц, пульсация 100 Гц, период 1/100 секунды. Значит безопасны 1/100, 1/50, 1/25 — и не безопасны 1/60, 1/120, 1/200.
| Выдержка | Сеть 50 Гц | Сеть 60 Гц |
|---|---|---|
| 1/50 | чисто | полосы 25 % |
| 1/60 | полосы 33 % | чисто |
| 1/100 | чисто | полосы 31 % |
| 1/120 | полосы 38 % | чисто |
| 1/500 | полосы 186 % | полосы 182 % |
Числа в таблице — не оценка на глаз, а размах, посчитанный интегралом; доска считает то же самое вживую. Отсюда и практический вывод для России: 25 кадров в секунду и выдержка 1/50 — это и правило 180 градусов, и защита от мерцания одновременно. Не совпадение: система PAL была построена под сеть 50 Гц.
Если по свету не хватает запаса и хочется укоротить выдержку — не надо. Лишний свет гасят ND-фильтром: сколько ступеней нужно, посчитает калькулятор. Что вы отдаёте, меняя выдержку, разобрано в уроке про экспозиционный треугольник.
Когда правило не спасает
Светодиоды с ШИМ. Дешёвая лента или лампа с диммером регулирует яркость не напряжением, а частыми включениями — широтно-импульсной модуляцией. Частота у неё своя, к сети отношения не имеет, и кратная выдержка от неё не защищает. Лечится подбором выдержки на месте или другим источником.
Экраны и вывески. Монитор, телефон в кадре, светодиодный экран на сцене обновляются со своей частотой. Тот же эффект, то же лечение: подбирать выдержку под конкретный экран, глядя в монитор.
Смешанные источники. Окно плюс люминесцентные лампы: дневной свет ровный, лампы пульсируют. Полосы будут только в той части кадра, куда лампы дотягиваются, и по этой же причине их особенно хорошо видно на светлых стенах.
Проверка одна, и она занимает минуту: снять пробу, открыть на стопроцентном увеличении и посмотреть на ровную светлую поверхность. На экранчике камеры полосы почти не видны, а на большом экране их видно всегда. Пункт «снять и посмотреть пробу» стоит в чек-листе съёмочного дня, а разбор остального света — в статье «Свет для видеосъёмки».
Частые вопросы
Почему на видео появляются горизонтальные полосы?
Потому что лампа на переменном токе пульсирует с удвоенной частотой сети — сто раз в секунду при сети 50 Гц, — а матрица камеры считывает кадр построчно. Каждая строка ловит свой участок пульсации: одна попала на пик, другая на провал. Если выдержка вмещает целое число периодов пульсации, все строки получают одинаковый свет и полос нет.
Какая выдержка не даёт мерцания в России?
Кратная 1/100 секунды: 1/100, 1/50, 1/25. Сеть в России 50 Гц, пульсация света — 100 Гц. Выдержка 1/60 при этой сети даёт около трети размаха по яркости, то есть отчётливые полосы. Стандартная связка «25 кадров в секунду, выдержка 1/50» закрывает и правило 180 градусов, и мерцание.
Почему в Америке снимают на 1/60?
Потому что там сеть 60 Гц и пульсация света 120 Гц. Там целое число периодов вмещают 1/60 и 1/120, а наши 1/50 и 1/100 дают полосы. Поэтому материал, снятый по привычке с российскими настройками под американскими лампами, приходит с браком.
Светодиодный свет не мерцает, это же постоянный ток?
Качественный светодиодный прибор со стабилизированным питанием действительно почти не мерцает. Но дешёвые лампы и ленты регулируют яркость широтно-импульсной модуляцией — частым включением и выключением. Частота у неё своя, и правило кратных выдержек от неё не защищает: приходится подбирать выдержку на месте.
Можно ли убрать полосы на монтаже?
Не полностью. Полоса — это разная экспозиция строк, а не наложенный узор: в тёмных полосах меньше информации. Плагины выравнивают яркость и сглаживают переходы, но взамен дают шум и мыло. На площадке проблема решается сменой выдержки за десять секунд.
Как проверить мерцание прямо на съёмке?
Снять пробу секунд на пять и посмотреть её на стопроцентном увеличении, а не на экранчике камеры. Смотреть надо на ровную светлую поверхность — стену, белую карту, лист бумаги: на фактуре полосы теряются. Если есть диммер, обязательно проверьте кадр на убавленной яркости — именно там ШИМ и вылезает.