手機上的黑條紋

真相追追追

試問這種現象是下列何種因素造成的?(可複選)
A.手機快壞了
B.果凍效應 → 請參考先前這篇〈怪異的果凍效應
C.摩爾紋→ 請參考先前這篇〈摩爾紋相機
D.頻閃現象→ 請參考先前這篇〈有趣的頻閃現象
E.過度曝光→ 請參考先前這篇〈防拍圍巾
F.以上皆非

早期台灣的電視廣播系統是採用 NTSC(National Television System Committee)制定的彩色電視廣播標準,由於是採取 隔行掃描Interlaced)的方式,因此每秒圖場數量( Field Per Second,fps)雖然是 59.94 fps,但是每秒影格數量(Frame Per Second,fps)卻是 29.97 fps。也就是說,這種早期 CRT 畫面的掃描線為525條,陰極射線由左至右且由上往下掃描時,必須掃完2個畫面才是一個完整的影格()。小時候看新聞報導時,若是記者的攝影機拍到電視畫面,就常會出現這種由上而下滑動的黑影。

回來看前面這張在全聯冷藏櫃所拍攝的照片,曝光時間是 1/450 秒(快門:1/450,ISO:50,光圈:f/2.4),影片的 影格率 則是 29.97 畫面/秒。來對照下方這張曝光時間是 1/198 秒的同一場景照片,當曝光時間拉長,黑條紋就沒有那麼明顯了

全聯是用 LED T8燈管,輸入 50/60Hz的交流電,雖然經過 LED Driver 之後是輸出直流電壓,不過基於調整LED的平均功耗是採用脈衝寬度調製,所以仍是屬於閃爍光源

至於拍攝這張照片的手機是使用CMOS感光元件。來回顧一下其與CCD運作方式的差異,左方是採用Global Shutter架構的CCD,右方則是採用Rolling Shutter的CMOS(影像來源:www.dslrvideocollege.com)

globalshutter rollingshuttersmall

接著來看看閃光燈在每秒閃 40 次的狀態下,iPhone 6使用影格率 120 畫面/秒所拍攝的影片

從影片中可以看出當iPhone是以直立方式拍攝時,畫面的更新是由左至右。在上圖中的左方是閃光燈尚未點亮,較暗是因為室內燈的背景光(若關燈時此區域就會全黑);當Rolling Shutter掃到虛線處時,閃光燈開始點亮。

結論:以文章最前面的這張精選圖片而言,冷藏櫃的 LED 燈在Rolling Shutter掃完一整個畫面的過程中,一共約閃爍了6次,在LED不發光的6段時程中就會出現6條黑紋。因此答案有”D.頻閃現象”。至於”B.果凍效應”是否也是正確答案呢?也就是說,若是使用CCD運作的相機來拍攝時,這種全域快門的淡入淡出模式到底會不會產生黑條紋呢?^^