Por que as luzes LED piscam na câmera?

Um efeito estroboscópico é uma cintilação perceptível em luzes LED aparentemente funcionando perfeitamente quando vistas através de uma câmera.

Você já viu uma lâmpada LED fazendo uma imagem trêmula em sua câmera, mas funcionando normalmente quando vista diretamente?

Se não, tente este experimento muito fácil. Ligue a câmera do seu smartphone e aponte-a para uma fonte de luzes LED. Se você tem um carro com luzes diurnas, esse estranho fenômeno pode ser facilmente observado quando visto através de uma câmera de smartphone.

As luzes LED piscam a taxas que são imperceptíveis ao olho humano.

Como jornalista automotivo amador, encontrei vários fotógrafos puxando os cabelos irritados quando as luzes de um carro parecem piscar. Por mais frustrante que seja para os fotógrafos que procuram capturar belas fotos de seus passeios extravagantes, é simplesmente explicado como um conflito de dois fenômenos.

O que é o efeito Strobe?

Se você folheasse seus antigos livros de física, encontraria uma tendência humana conhecida como “persistência da visão”. Continuamos a perceber as coisas, mesmo quando elas deixam de estar diante de nós. Isso resulta em sermos capazes de ver os eventos como contínuos, em vez de um conjunto de imagens estáticas discretas.

Imagens em movimento são um conjunto de fotos estáticas que parecem fluidas ao olho humano, devido à nossa persistência de visão (Crédito da foto: Pixabay)

Os LEDs acendem e apagam em uma frequência muito alta que é imperceptível ao olho humano. Devido a isso, vemos as luzes acesas, até que de fato desliguemos o interruptor.

Da mesma forma, os vídeos são na verdade uma série de imagens capturadas em rápida sucessão. Essas imagens são capturadas a uma taxa impressionante medida em quadros por segundo ou FPS. Quando jogados juntos, essa persistência de visão engana nosso cérebro para ver os eventos na tela como um movimento fluido contínuo.

Quando o FPS excede a frequência de comutação do LED, a oscilação é mostrada na tela como um aparente mau funcionamento. Isso é conhecido como efeito estroboscópico.

Por que os LEDs ligam e desligam em primeiro lugar?

A cintilação refere-se à troca rápida de um LED entre seus estados ligado e desligado. Se eles piscam ou não, depende da natureza da corrente que está sendo fornecida a eles.

Os LEDs que piscam geralmente o fazem em taxas imperceptivelmente altas e, portanto, não são visíveis a olho nu. Portanto, você pode ter certeza de que qualquer cintilação visível na câmera é de fato a luz funcionando normalmente. O único piscar que deve ser motivo de preocupação é quando é visível a olho nu.

No entanto, dizer que eles piscam o tempo todo durante a operação é uma afirmação muito ampla.

Alimentação de corrente contínua (DC)

Uma célula tipo moeda é uma fonte decorrente contínuaque mantém o LED ‘ligado’ o tempo todo, a menos que o circuito esteja quebrado (Crédito da foto: Pixel Enforcer/Shutterstock)

Quando a corrente contínua é fornecida a um LED, digamos por meio de uma bateria; os elétrons no diodo estão sempre em um estado energizado. Devido a isso, eles continuam liberando energia luminosa e permanecem ligados, até que o circuito seja interrompido.
Um LED fornecido por uma fonte DC não parece estar piscando quando visto na câmera.

Alimentação de corrente alternada (AC)

Uma corrente alternada geralmente é fornecida a partir de fontes como tomadas de parede. Por sua natureza, uma corrente alternada liga duas vezes e desliga 3 vezes em um ciclo. Assim, os elétrons energizados retornam às suas camadas 3 vezes, gastando toda a sua energia na forma de luz, apenas para serem energizados novamente. Devido a isso, uma luz LED conectada diretamente a uma fonte de corrente alternada parece estar piscando em um vídeo.

As luzes LED são conectadas a drivers que convertem AC em DC (Crédito da foto: flickr)

No entanto, não é viável conectar os LEDs diretamente às correntes CA, pois sua vida útil reduz drasticamente devido ao ciclo entre os estados. Eles são, portanto, conectados a reguladores conhecidos como ‘drivers’, que convertem CA em CC, antes de encaminhá-los para a luz. Um LED funcionando por meio de um driver não apresenta cintilação.

Modulação de largura de pulso

A modulação de onda de pulso (vermelho) quebra a entrada de energia contínua (azul) em pacotes discretos (Crédito da foto: Shutterstock)

Com a evolução da tecnologia de transmissão, a cintilação das luzes LED na câmera não pode ser atribuída apenas à fonte de alimentação CA ou CC.

É possível que as luzes LED alimentadas por drivers exibam cintilação. Para obter uma redução no consumo de energia, a fonte de alimentação pode ser agrupada em pulsos discretos de corrente, em vez de uma fonte de alimentação contínua. Isso resulta em cintilação semelhante à observada na corrente alternada. Isso é conhecido como modulação por largura de pulso. A modulação de largura de pulso é comumente empregada em luzes de escurecimento e luzes diurnas automotivas.

A cintilação pode ser interrompida?

Seria bastante inútil parar a cintilação em si; no entanto, o irritante efeito estroboscópico é o que tentamos eliminar.

Embora eliminar o efeito estroboscópico seja uma tarefa de incrível precisão, ele é facilmente reduzido ajustando a velocidade do quadro e a velocidade do obturador para múltiplos da frequência da corrente CA.

Exceto na América, a corrente alternada é fornecida na taxa de 50 Hz, o que implica que a corrente mudará seu estado entre ligado e desligado 50 vezes em um segundo.

Ao ajustar os parâmetros da câmera, ou seja, a velocidade do obturador e a taxa de quadros para valores múltiplos ou frações de 50, pode ser alcançada uma redução significativa no efeito estroboscópico.

Alguns LEDs são fornecidos por drivers que podem ajustar a cintilação ajustando seu ciclo liga/desliga. Ao ajustar sua taxa de cintilação para exceder a taxa de quadros da câmera, o efeito estroboscópico pode ser efetivamente eliminado.

As lâmpadas incandescentes também piscam?

Como os LEDs, aslâmpadasde filamento também ligam e desligam com a corrente alternada. Dito isto; o filamento dentro da lâmpada não esfria o suficiente durante o estado ‘desligado’ de uma forma que seria mostrada de forma significativa na câmera.

Enquanto as lâmpadas incandescentes também ligam e desligam, seu filamento (laranja) não esfria o suficiente para exibir o efeito estroboscópico (Crédito da foto: twenty20)

Portanto, não seria possível ver lâmpadas incandescentes piscarem na câmera.

Portanto, da próxima vez que você vir os LEDs piscando no vídeo, você saberá que não deve retirá-los de seus compartimentos frustrado para consertá-los. Afinal, por que consertar algo que não está quebrado em primeiro lugar!