Anpassen der PWM-Aktualisierungsraten für Hochgeschwindigkeitskameras

Um saubere Zeitlupenvideos von LED-Quellen aufzunehmen, muss die PWM-Bildwiederholfrequenz deutlich höher sein als die Bildrate Ihrer Kamera.

Wenn Ihre PWM-Bildwiederholfrequenz hoch genug ist, sehen Zeitlupenaufnahmen wie kontinuierliches Licht statt eines flackernden Blitzes aus. Es geht darum, die PWM hoch genug einzustellen und dann die Kamera-Bildrate und Verschlusszeit in einer optimalen Zone zu arretieren, in der Flimmern und Streifen verschwinden.

PWM vs. Bildwiederholung: Zwei Uhren steuern die Show

Jede LED in Ihrem Rig blinkt ein- und aus. Diese Blitzgeschwindigkeit ist die PWM-Frequenz, und die Einschaltdauer innerhalb jedes Zyklus (Tastverhältnis) ist das, was die Helligkeit bei den meisten PWM-LEDs tatsächlich einstellt.

Die Bildwiederholfrequenz ist anders: Sie gibt an, wie oft der Controller einen neuen „Frame“ von Daten an die Pixel oder LED-Treiber sendet. Ihre Wand könnte mit 1.920–3.840 Hz aktualisieren, während die PWM innerhalb jedes Pixels mit ihrer eigenen, normalerweise höheren, Rate läuft.

Für Hochgeschwindigkeitskameras ist PWM der erste Übeltäter. Wenn die Kamera abtastet, während die LEDs sich im „Aus“-Bereich des PWM-Zyklus befinden, erhalten Sie wandernde Streifen, Belichtungspulsieren und diesen billigen Disco-Ripple, selbst an einer sechsstelligen Wand. Hochfrequente LED-Panels helfen, aber wenn die PWM zu langsam ist, sieht die Kamera immer noch den Strobe.

Auswahl einer Ziel-PWM-Frequenz für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen

Eine solide Faustregel ist, eine PWM anzustreben, die mindestens das 30-fache Ihrer Kamera-Bildrate beträgt. Bei 60 fps bedeutet dies ein Minimum von etwa 1.800 Hz; bei 120 fps sind es etwa 3.600 Hz; bei 240 fps wollen Sie 7.000–8.000 Hz; und wenn Sie sich 1.000 fps für Hero Shots nähern, sind Sie in der 30 kHz-Liga.

Bühnen- und Miet-LED-Wände, die als hochfrequent beworben werden, liegen oft bei 1.920–3.840 Hz. Diese eignen sich hervorragend für Telefone und Standard-Broadcast-Videos und werden ständig in LED-Display-Refresh-Rate-Spezifikationen aufgeführt, aber sie sind nur gerade ausreichend für 120–240 fps und können bei extremer Zeitlupe immer noch Streifen verursachen.

Professionelle Videogeräte für Hochgeschwindigkeitsarbeiten treiben die PWM in den Zehnerbereich von Kilohertz, sodass jede Kameraexposition viele PWM-Impulse umfasst. Das verwandelt das Licht von einem diskreten Blitz in einen effektiv kontinuierlichen Wash, selbst wenn Sie Verschlusszeiten im Mikrosekundenbereich verwenden.

Nuance: Eine niedrigere PWM kann bei einigen Geräten dazu führen, dass Überblendungen etwas weicher wirken, aber das ist ein Kompromiss gegenüber dem Flackern auf der Kamera. Im Zweifelsfall sollten Sie daher die Kameras priorisieren und mit einem winzigen „Korn“ beim Dimmen leben.

Optimierung des Rigs: Fixtures, Treiber und Kameras

Beginnen Sie auf der Lichtseite. Wählen Sie Leuchten und Pixel mit veröffentlichten PWM-Spezifikationen; bei kameraintensiven Shows sollten Sie eine Nenn-PWM von 4 kHz und mehr anstreben und keine Scheu haben, dies von Anbietern von "Hochfrequenz-LED-Bildschirmen" und Treibern für Broadcast und XR zu verlangen.

Viele professionelle Geräte zeigen die PWM als "LED-Frequenz" im Menü an, sodass Sie durch mehrere Kilohertz-Optionen scrollen können; einige Geräte bieten eine Steuerung der LED-Frequenz über die Frontplatte, sodass Sie sie hochschrauben können, bis die wandernden Bänder auf Ihrem Referenzmonitor verschwinden.

Synchronisieren Sie nun die Kamera. Für allgemeines LED-Flimmern möchten Sie eine Bildrate und Verschlusszeit, die harmonisch mit der PWM oder der Netzflimmerfrequenz zusammenhängen, so dass jeder Frame einen konsistenten Abschnitt der Wellenform integriert. Längere Verschlusszeiten (1/120 s statt 1/2.000 s) können über viele PWM-Zyklen mitteln und Streifenbildung beruhigen, wenn keine superhohe PWM verfügbar ist.

Wenn Sie extreme Zeitlupe aufnehmen, behandeln Sie Licht wie eine kostbare Ressource: Halten Sie die Dimmerpegel höher, damit die PWM-Tastverhältnisse nicht hauchdünn sind, fügen Sie ND-Filter hinzu, um die Belichtung zu steuern, und ziehen Sie speziell entwickelte Hochgeschwindigkeits-Videoleuchten in Betracht, anstatt generische Haus-LEDs mit 5 % zu betreiben und das Beste zu hoffen.

Schnelle Feldtests, um Flimmern zu beseitigen

• Lassen Sie Ihre Hauptkamera mit der Zielfrequenz und -verschlusszeit laufen und stellen Sie dann die PWM/LED-Frequenz-Presets der Leuchten ein, während Sie einen kalibrierten Monitor beobachten, bis Banding und Wellen verschwinden.
• Verwenden Sie den Zeitlupenmodus Ihres Mobiltelefons, der auf die Wand oder die Leuchten gerichtet ist; dunkle Rollbänder zeigen sofort eine niedrige PWM oder schlechte Interaktionen bei der Bildwiederholfrequenz.
• Schwenken Sie schnell oder schütteln Sie den Kopf, während Sie auf LED-Quellen schauen; wenn Sie gepunktete oder gestrichelte Spuren sehen, ist die PWM immer noch zu langsam oder die Dimmerstufen sind für Ihren Kamera-Plan zu niedrig.
• Bei großen LED-Wänden überprüfen Sie mehrere Farben und Helligkeitsstufen; einige Treiber- und Scan-Kombinationen verhalten sich bei niedrigen Graustufen anders als bei vollem Weiß.
• Sichern Sie die „sauberen“ Kombinationen aus Betriebsmodus, PWM-Einstellung, Bildrate und Verschlusszeit in Ihrem Show-Handbuch, damit der nächste Bediener sie in Sekundenschnelle abrufen kann.

Eine perfekt eingestellte PWM verwandelt Ihr Rig von einfach nur hell zu wirklich filmisch: Laser bleiben stabil, Stroboskope bleiben beabsichtigt, und jeder Zeitlupen-Konfetti-Effekt wird als reine visuelle Wirkung anstelle eines Flimmertests wiedergegeben.