Ultra lassított videofelvétel és ledvilágítás: a led-tápegység speciális követelményei – 1

A tévénézők igényei napról napra nőnek a kiváló minőségű tévéadásokkal kapcsolatban. Az ilyen minőségű sportprogramok egyik pillére a lassított felvételek rögzítése. Ez a korszerű ledes világítás megvalósításával szemben is speciális követelményeket támaszt.

Bevezetés

A lassított felvétel nem csak azt teszi lehetővé, hogy a tévénéző részletesen láthassa az atléta mozgását, hanem a bíró számára azt is, hogy helyes döntést hozzon. Az alkalmazott videorendszer képváltási sebessége az NTSC-szabvány szerint 24 fps (képkocka/másodperc), a PAL/SECAM esetében pedig 25 fps. A lassított videofelvétel a képrögzítési sebesség növelésével, majd a felvételnek az adott szabvány szerinti visszajátszásával hozható létre. A 2008-as pekingi olimpián a lassított felvételek 70 fps-sel készültek, míg a 2012-es londoni olimpiai játékok alatt a képkockasebesség 300 fps volt. Az utolsó, 2016-os Rio de Janeiro-i játékok során a lassított videofelvételek képváltási sebessége már 1500 fps-re nőtt. Ennek eredményeképpen alapvetővé váltak a megfelelő fénytechnikai igények, mivel minden egyes képkockának ugyanakkora mennyiségű fényre van szüksége a képvillódzás elkerülése végett. A képvillódzás mértékét az úgynevezett villódzási tényező vagy villódzási százalék paraméterek határozzák meg. Az Olimpiai Bizottságon kívül az Európai Labdarúgó-szövetség (UEFA) is bevezetett egy előírást a LED tápegységgel hajtott világítórendszerek teljesítményére vonatkozóan a villódzási tényező és egyéb paraméterek alapján. E cikk megmutatja a villódzási tényező hatását az ultra lassított videofelvételekre, továbbá azt, hogy a MEANWELL által gyártott LED tápegységek miként felelhetnek meg a lassított videofelvételek követelményeinek. 

Áramerősség-ingadozás és villódzási tényező

A hagyományos sportpályák fémhalogén (HID) lámpákat használnak. Ezek hátránya a magas energiafogyasztás, ami miatt egyre több pályán alkalmazzák a ledes világítási rendszereket. Az energiatakarékosságon túl a ledvilágítás további előnyökkel is rendelkezik: széles fényintenzitás-változtatási (dimmelhetőségi) tartomány, egyenletes fényeloszlás, jobb színvisszaadás (CRI>80), alacsonyabb fényszórás, a felkapcsolás után azonnali teljes fényerősség elérése, a hosszabb élettartam és végül, de nem utolsósorban, az alacsony villódzási jellemzők, amelyek megfelelnek a lassított felvételek rögzítési követelményeinek. A led a tápegységből származó elektromos energiát alakítja fénnyé. Ennek a többszörös fizikai átalakulási mechanizmusnak van egy fél-lineáris jellege: az elektromos áram hullámzása a fénytechnikai jellemzők tartományában is kis mértékben reprodukálódik. Ebből ered a fény villódzása. Ebből következik, hogy egy ledvilágítási rendszer villódzási mértéke leginkább a ledes világítótest tápegységétől függ. Az 1. ábra mutatja, hogy egy led-tápegység ideális kimeneti árama időben állandó hullámalakú. (Az 1. ábrán I_max, I_min jelentik a maximális és minimális kimeneti áramerősséget; az EH_max, EH_min pedig a reflektorok maximális és minimális fényáramát.) 

A gyakorlatban ez fel-le ingadozik. E viselkedés paramétere az áramerősség-ingadozás, amely az áramerősség amplitúdójában (kilengésében) bekövetkezett változást jelenti egy meghatározott időtartamon belül. A fény esetében a fényerősség ingadozásának paramétere a villódzási tényező vagy villódzási százalék. A korábbiakban szó esett arról, hogy féllineáris kapcsolat áll fenn az áramerősség-ingadozás és a villódzási tényező között. Ez segíti a ledvilágítási rendszer tervezőjét abban, hogy a ledtápegység áramerősség-ingadozását alapul véve felbecsülje a villódzás mértékét a teljes világítási rendszerben, nem kevés időt takarítva meg ezzel. 

1. ábra A stadionokban használt ledes lámpatestek áramerősség-ingadozása, valamint a villódzási százalék vagy villódzási tényező

A lassított videofelvétel és a villódzás keletkezése

Az NTSC-rendszerű lassított videofelvételek képváltási sebessége 24 fps, a PAL/SECAM esetében 25 fps. Az energiaátalakulásból következik, hogy a ledtápegység kimeneti DC áramerősségének frekvenciája 100 Hz, amely az 50 Hz-es európai hálózati váltakozófeszültség frekvenciájának kétszerese. Normál sebességű felvételnél a szabvány 24 vagy 25 fps képváltási sebesség nem okozhat gondot, ha a filmre vett fény frekvenciája 100 Hz. Ez annak köszönhető, hogy minden egyes képkockára ugyanannyi fény jut. A 2. ábrán is látható, hogy a fényáram maximuma az egyes képkockák azonos pontjaira esik, bár eltérő időben. Amikor a képkockasebesség megnő (pl. lassított felvétel készítése esetén), az egyes képkockákra eső fény mennyisége nem biztos, hogy azonos lesz, így a képkockák egyenkénti visszajátszásakor villódzás jön létre. Ennek ellenére, a kamera zársebességének függvényében a villódzás eltérő lehet. A magas képváltási sebességű eszközöknél a villódzás elkerülhetetlen.

Két módszer (egy hardveres és egy szoftveres) létezik a villódzási probléma megoldására. A hardveres további két altípusra osztható. Az első módszer, hogy a kimeneti áramerősség frekvenciáját szinkronban növeljük a képfelvételi frekvenciával. Ezáltal a sűrűbb fényhullámok szinkronba kerülnek a megnövelt számú képkockákkal. Ezt a módszert gyakran alkalmazzák nagyteljesítményű tápegységekkel kombinált fémhalogénlámpás eszközöknél. Az eljárás a következő: először átalakítjuk a kimenő áram szinuszos jelét négyszöghullámúvá, ennek a frekvenciáját pedig megnöveljük, például, 1000 Hz-re, hogy az megfeleljen az 1000 fps alatti ultranagy lassítású videók igényeinek. A második módszer, hogy csökkentjük az átalakítóban az áramerősség-ingadozást, amely azt eredményezi, hogy az egyes képkockákra eső fénymennyiségek eltérése csökken. Ezt a módszert széles körben alkalmazzák ledvilágítási rendszereknél. Természetesen szoftveres megoldásokkal utólag is állíthatunk az egyes képkockákra eső fénymennyiségen, ha azt megelőzően az áramerősségen nem változtattunk, de magas képváltási sebességnél ehhez egy igen nagy teljesítményű számítógépre van szükségünk.

2. ábra A magas képkockasebességnél tapasztalható kiegyenlítetlen fényszintek

A cikk következő havi folytatásában azzal foglalkozunk, hogyan teljesíthetők a sportarénák ledes világítástechnikai rendszerének speciális követelményei. 

Szerző: Wen Wu, tanácsadó – MEANWELL Europe B.V.

ATYS-CO Kft.

1107 Budapest, Fertő utca 14. 

Tel.: +36 1 433 0444

E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

www.tapegysegaruhaz.hu

Még több ATYS-CO