A televíziós programok nézőinek elvárásai napról napra nőnek. Manapság már nehéz elképzelnünk egy sportközvetítést lassított ismétlések nélkül. A lassított képek nemcsak a nézők számára biztosítják a sportolók mozgásának precíz követhetőségét, hanem a sportbírók számára is egyre inkább szolgálnak segítségül
Az FPS (frame per second=kocka/s) másodpercenkénti képkocka; FPS: értéke NTSC-rendszerben 29, PAL/SECAM-rendszerben pedig 25. A lassított videót megnövelt frekvenciával kell rögzíteni – úgy, hogy normális tempóval történő lejátszáskor az anyag megőrizze a mozgás folyamatosságát. A pekingi olimpiai játékok alatt a kamerák 70 FPS sebességgel működtek, de négy évvel később Rio de Janeiróban ez az érték már másodpercenként 1500 kockára nőtt. Ahhoz, hogy a tv-képernyőn ne lépjen fel a fibrilláció jelensége, minden egyes képkockát ugyanolyan mennyiségű fénnyel kell megvilágítani.
Az utóbbi években jelentősen megnőttek a sportlétesítmények stabil megvilágításának követelményei. Akárcsak az Olimpiai Bizottság, úgy az UEFA is megalkotta a LED-es világítási rendszerek tápegységeire vonatkozó specifikációkat, többek között a „fibrillációs faktor” alapulvételével. Jelen cikkben megpróbáljuk tisztázni ezen faktor befolyását a videokép minőségére, valamint elmagyarázni azt, hogy a MEANWELL cég LED-tápegysége hogyan tudja segíteni a nemzetközi standardok betarthatóságát…

Áramlüktetés és fényfibrillációs faktor

Sportarénákban egyre gyakrabban választanak LED-es világítási rendszereket, amelyekkel energia takarítható meg, és amelyek szélesebb tartományban sötétíthetőek, jobb a szín-visszaadásuk (CRI>80), nincs várakozási idő a maximális fényerő eléréséig, hosszabb az élettartamuk és – végre – a fibrillációs (remegési) szintjük is alacsonyabb. Az elektromos energia fényenergiává történő transzformációját féllineáris összefüggés jellemzi: a villamos oldali tökéletlenségek áttranszformálódnak a fény minőségére. Az 1. ábrán megmutatjuk egy tápegység kimeneti áramának ideális, lapos karakterisztikáját. A valóságban ez az érték időszakosan eltéréseket mutat. Az áram ilyen viselkedésmódját nevezzük az áram lüktetésének. Fentebb említett összefüggést a tervezők arra használják, hogy a tápegység áramlüktetését jellemző paraméterek alapján megbecsülhessék a fényfibrilláció mértékét.

Ahol I_max, I_min a maximális és minimális kimeneti áram értékei; E_Hmax, E_Hmin a maximális és minimális pontmegvilágítási fényerő.

Lassított videó és a fibrilláció keletkezése

Tekintsük át a leírt jelenséget az európai szabványok példáján keresztül! A másodpercre eső képkockaszám (FPS) értéke PAL-rendszerben 25. A LED-tápegységből jövő egyenáram lüktetési frekvenciája 100 Hz (az elektromos hálózat 50 Hz-es frekvenciájának duplája). 25 FPS sebességű videó rögzítésekor az 1/100 s körüli fibrilláció nem okoz problémát. A fény mennyisége minden egyes képkockán ugyanannyi, mint ahogy az a 2. ábrán látható. Ha a felvételi sebességet növeljük, a sorban következő képkockákra jutó fénymennyiség változni fog. Ily módon következik be a fibrilláció, vagyis a fényremegés. Ennek tartománya a blende sebességétől függően különböző lehet.

A problémát két, eszközoldali megoldás egyikével lehet elkerülni. Az egyik, hogy növelni kell a kimeneti áram szinuszhullámának frekvenciáját, aminek következménye az lesz, hogy minden egyes képkocka expozíciója – még növelt sebességű felvétel esetén is – változatlan marad. Ezt a módszert gyakran használják a hagyományos High Speed HID fénycsőelőtétekben. Itt a kimeneti áram szinuszjelét négyszöghullámmá konvertálják, majd a négyszögjel frekvenciáját megnövelik kb. 1000 Hz-ig, 1000 FPS-nél kisebb sebességű videorögzítés esetén. A másik módszer azon alapul, hogy az áramlüktetést csökkentik a konverterben úgy, hogy az egyes képkockákra jutó fénymennyiség ne okozzon látható különbségeket. Ez utóbbi a leggyakoribb megoldás LED-rendszerek esetében.

Sportlétesítmények lassított videóra vonatkozó követelményei

Sportrendezvények megvilágításával kapcsolatos követelmények az alkalmazott slow motion technológiától függenek. A legrégebbi és egyben legnépszerűbb technológia azt írja elő, hogy a feltételeket max. 150 FPS sebességgel történő videofelvételhez kell biztosítani. A londoni olimpia játékokon az arénákat már super slow motion (vagyis 150–300 FPS) standard szerint készítették elő. A 300 FPS feletti értékeket már ultra slow motion módnak nevezi a szakma. A 2016-os olimpián Rio de Janeiróban az egy másodperc alatti képkockák száma már elérte az 1500-at! A televíziózási ágazatban az ultra slow motion videózásra vonatkozó követelményeket az 1. táblázatban mutatjuk meg.

Az UEFA saját szabványt dolgozott ki a fényfibrillációs faktorra. Az Elite-osztályú stadionok esetében a fényfibrilláció értékének kisebbnek kell lenni, mint 5%. A- és B-osztályú stadionok esetében a faktor átlagos értéke nem lehet 12%-nál magasabb, C osztályú stadionoknál pedig nem haladhatja meg a 20%-ot.

LED-tápegység – áramlüktetés

Ebben a részben megvilágítjuk, hogy hogyan lehet meghatározni vagy levezetni az áramlüktetés paraméterét a tápegység műszaki dokumentációja alapján. Háromféle típusú LED-tápegység létezik, úm.: konstans áramerősségű (CC), konstans feszültségű (CV), valamint konstans áramerősségű + konstans feszültségű (CV+CC).

Az áramlüktetési paraméter megtalálható a konstans áramerősségű LED-tápegység műszaki dokumentációjában. Például: a MEANWELL cég HLG-320H-C jelű sorozatánál a maximális áramlüktetés értéke 5%, ám ahogy az a 3. ábrán látható, a tényleges, mért lüktetés 1,14%, ami kielégíti az (UEFA által létrehozott) Elit A osztályú stadionok 5%-os követelményét.

A CV modellek esetében a LED-tápegység kimenete és a LED-modul között gyakran alkalmaznak feszültségstabilizátor-modult. Az egész rendszer fényfibrillációs faktorának kiszámításakor figyelembe kell venni a stabilizátor paramétereit is. Amennyiben nem alkalmaztak stabilizátort, a számítást a CV+CC tápegységre alant megadott módszer szerint lehet elvégezni.

A CV+CC modellnél a számítást a lüktetés valamint zavarjel-paraméter alapján lehet elvégezni egy egyszerű matematikai átalakítással, a 4. ábrán jelzettek szerint. A példaként megadott lüktetési paraméter elég alacsony, mivel a számításban felhasznált lüktetési és zavarjel-paramétert két, külső kondenzátor alkalmazásával mérték meg, melyek kapacitásai 0,1 μF és 47 μF. Ahhoz, hogy precíz eredményeket kaphassunk, ajánlott a mérést közvetlenül a tápegységben elvégezni. A bemutatott képletet gyors számításokhoz lehet használni, összehasonlítási célokból.

Fényfibrillációs faktort csökkentő rendszer konfigurálása

A 1000 FPS-től 2500 FPS-ig terjedő videós sávban pusztán háromfázisú hálózat használatával, fibrillációt elimináló, fejlett tápegység használata nélkül alacsony fényfibrillációs faktor érhető el. Mint ahogy az az 5. ábrán látható, a LED-tápegységek az AC-hálózat különböző fázisaira vannak telepítve, mivel az áramlüktetés mindegyik tápegységnél 120°-kal el van tolva, ezért a fibrilláció kisebb lesz, mint egy egyfázisú rendszerben. Végeredményben egy ilyen tápegység teljesíti az ultra slow motion módú videó kritikus követelményeit.

Összegzés

Az ultra slow motion videózás a fényforrásra vonatkozóan nagyon szigorú követelményeket támaszt, ugyanakkor LED-világítási rendszerek alkalmazása esetén a fénystabilitás a tápfeszültséget biztosító tápegység minőségétől függ. A sportintézmények igényeit szem előtt tartva, a MEANWELL komplett termékcsaládokat kínál, melyekkel olyan LED-világítási rendszerek építhetők, amelyek megfelelnek a legszigorúbb standard követelményeknek is – úgy labdarúgó-stadionokban, mint egyéb sportlétesítményekben egyaránt. A témakörrel kapcsolatban bővebb információ található a MEANWELL céggel közvetlen partneri kapcsolatban álló Transfer Multisort Elektronik vállalat oldalain.

A Transfer Multisort Elektronik honlapja