Мерцание источников света и полосы при съемке: как этого избежать?

Для фотографа мерцание источников света — это одна из основных проблем, которая может привести к появлению полос, изменению цвета или неравномерной экспозиции на фотографиях. Разберем, какие источники света мерцают и как этого избежать.

Пример полос, о которых идет речь:

Мерцание источников света и полосы при съемке

f/1.8, 1/1600, ISO 2500

f/1.8, 1/3200, ISO 5000

Обратите внимание, как в данном примере: чем короче становится выдержка, тем сильнее видны полосы.

Моя история такая: я купила новую светодиодную лампу Godox M1 RGB LED, поснимала с ней дома кошаков на коротких выдержках и только потом, отсматривая снимки на мониторе компьютера, заметила полосы… Убирать их на обработке — дело очень неблагодарное (а то и невозможное). Так что давайте разберемся в этой теме получше.

Какие лампы бывают?

Светодиодные (LED) лампы

Светодиодные лампы становятся все более популярными в фотосъемке благодаря их энергоэффективности, долговечности и яркому свету. Однако при съемке с LED-освещением на камерах с электронным затвором, особенно при коротких выдержках, фотографы часто сталкиваются с появлением полос на изображениях. Эти полосы возникают из-за особенностей работы светодиодных источников света, которые могут мерцать с высокой частотой.

Человеческий глаз обычно не замечает это мерцание, поскольку оно происходит слишком быстро. Однако камера с электронным затвором улавливает эти колебания света, особенно на коротких выдержках. Если частота мерцания лампы и скорость «сканирования» электронного затвора не совпадают, камера записывает неравномерное освещение, что приводит к появлению полос на снимке. О затворах и принципах работы еще подробнее расскажу ниже.

Люминесцентные (флуоресцентные) лампы

Хотя большая часть люминесцентных ламп сейчас оснащена инверторами, более старые люминесцентные лампы мерцают с частотой, связанной с электросетью — 50 Гц (в Европе и многих других странах) или 60 Гц (в Северной Америке). Это означает, что лампы включаются и выключаются 100 раз в секунду при частоте 50 Гц (включение и выключение происходит дважды за цикл), и 120 раз в секунду при частоте 60 Гц.

Мерцание происходит, потому что свет изменяется в зависимости от напряжения тока в сети. Камера может фиксировать моменты, когда лампа находится на пике или спаде яркости, что вызывает полосы или неравномерное освещение на изображении.

Люминесцентные лампы широко используются в местах, где необходимо экономичное и яркое освещение на больших площадях. Так что будьте готовы к ним скорее всего, если фотографируете в метро, магазинах, больницах, школах, офисах и тд.

Галогенные лампы

Эти лампы мерцают с минимальной частотой, так как свет от них более стабильный, особенно если они работают на постоянном токе. Но они могут слегка мерцать при использовании переменного тока. Галогенные лампы — один из лучших вариантов для фотосъемки, поскольку их мерцание минимально. Обычно они не создают проблем для фотографов.

Конструкция затвора камеры

Чтобы понять, почему мерцающее освещение может вызывать появление полос на фотографиях, важно ознакомиться с тем, как работает затвор камеры.

В цифровых фотоаппаратах со сменными объективами перед матрицей располагается шторно-щелевой затвор. Этот механизм состоит из двух шторок — передней и задней, которые управляют процессом экспозиции. Время выдержки определяется моментом, когда шторки начинают свое движение друг относительно друга.

Например, если выставить выдержку на 1/1000 секунды, это означает, что задняя шторка пройдет через ту же точку, что и передняя, спустя ровно 1/1000 секунды. Однако, между началом движения передней шторки и моментом завершения движения задней шторки может пройти от 4 миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд. Этот временной интервал зависит от типа и конструкции затвора.

Из-за того, что время экспонирования в верхней и нижней частях сенсора различается, могут возникать различия в яркости и цветах между верхней и нижней частями полученных изображений, если свет мерцает.

При съемке с использованием светодиодного освещения с быстрым циклом мерцания (либо если движение шторок затвора занимает больше времени), колебания яркости могут проявляться в виде полос.

Электронный затвор vs Механический

Многие камеры, помимо привычного механического затвора, оснащены и электронным затвором. В беззеркальных моделях линейки EOS R оба этих типа затвора присутствуют (у меня Canon R6). Название «электронный затвор» может создать впечатление, что он движется быстрее, но на самом деле это не так.

Камеры с электронным затвором работают по принципу «rolling shutter», когда экспозиция кадра происходит по строкам — сверху вниз. В процессе съемки каждый пиксель или группа пикселей экспонируется не одновременно, а последовательно. Если свет от светодиодной лампы в этот момент колеблется, камера фиксирует разницу в освещенности от строки к строке, что как раз и приводит к появлению полос.

Механический затвор в камере экспонирует весь кадр за одно мгновение, так что проблема с мерцанием лампы не будет настолько критичной, как при использовании электронного затвора, который работает построчно. Механический затвор лучше «замораживает» кадр, и мерцание распределяется более равномерно по всей площади снимка, что может уменьшить эффект полос.

Более подробную информацию о затворах и принципах их работы можно прочитать здесь.

Функция «Anti-Flicker»

Вспомнила я, что есть же в фотоаппарате у меня прям отдельная настройка, которая так и называется «Подавление мерцания». «Настал твой выход!» — подумала я. Включила… И ничего не изменилось.

«Anti-Flicker» помогает при съемке с источниками света, мерцающими с частотой 50 или 60 Гц (то есть люминесцентными). Эта функция синхронизирует срабатывание затвора с пиком яркости лампы, что устраняет или минимизирует полосы на изображении.

Однако светодиодные лампы могут мерцать с гораздо большей частотой — сотни или тысячи Гц. Проблема в том, что даже если камера обнаружит это высокочастотное мерцание, движение затвора слишком медленное, чтобы захватить световой цикл целиком. Например, если лампа мерцает с частотой 1000 Гц, затвор камеры не успевает завершить экспозицию до того, как свет изменится, что делает функцию «Anti-Flicker» неэффективной при съемке с LED-лампами.

Итого, как же избежать полос?

Светодиодные (LED) лампы:

1. Переключить на механический затвор

2. Удлинить выдержку

Люминесцентные лампы:

1. Использовать правильную выдержку

Для частоты 50 Гц выдержки, кратные частоте питания: 1/50, 1/100, 1/200 и тд.
Для частоты 60 Гц выдержки, кратные частоте питания: 1/60, 1/120, 1/240 и тд.

2. Включить Anti-Flicker

Свет — Godox M1 RGB LED:

f/1.8, 1/320, ISO 500, электронный затвор.
Нет полос.

f/1.8, 1/800, ISO 1250, электронный затвор.
Еле заметные полосы.

f/1.8, 1/3200, ISO 5000, электронный затвор.
Сильные полосы.

f/1.8, 1/3200, ISO 5000, механический затвор.
Нет полос.

Еще одна и та же лампа может работать по-разному, в зависимости от ее мощности или, например, цвета диода. Я поэкспериментировала с Godox M1 RGB LED и мой вывод с ней получился такой: на коротких выдержках на максимальной мощности и в крайних положениях цветовой температуры (8500К или 2500К) — полос или не было, или они были совсем незначительные (на холодном заметнее, чем на теплом). При этом уменьшая мощность, полосы уже были довольно явные на любой температуре. На температуре средней (~5600К) полосы есть и на любой мощности.

Вывод тут простой — если видите полосы, главное понимать, из-за чего они (нет, у вас не сломался фотоаппарат) и как это исправить. И заранее иметь в виду, что такое может быть. Потому что я вот от специализированного света такой подставы не ожидала и заметила всё уже только постфактум, когда съемка закончилась.

Можно заморачиваться и подбирать параметры, при которых полос не будет, а можно просто переключить затвор на механический.

Вообще не все LED-лампы «плохие», всё очень зависит от источника света. У меня есть светодиодная лампа Yongnuo YN-300 III — я крутила ее по-разному, на разных мощностях, разных температурах и на разной выдержке — полос не было:

f/1.8, 1/5000, ISO 6400, теплый свет

f/1.8, 1/5000, ISO 6400, холодный свет

Таким образом:

Anti-Flicker поможет при съемке с люминесцентными лампами, но бесполезен при работе с высокочастотным мерцанием светодиодных ламп.
Механический затвор — лучшее решение для борьбы с полосами, вызванными LED-освещением.
Вы также можете попробовать подобрать правильную выдержку или изменить источник света для более стабильного освещения.