Временные световые помехи ( TLI ) — это неприемлемое ухудшение характеристик оборудования или системы, которое имеет оптический вход для предполагаемого функционирования и вызванное временным нарушением модуляции света. Нарушение временной модуляции света (TLM) может быть преднамеренной или непреднамеренной временной модуляцией света ( TLM ) осветительного оборудования, такого как светильники или лампы. Примерами оборудования, на которое могут воздействовать помехи, являются сканеры штрих-кодов, камеры и испытательное оборудование.
ПРИМЕЧАНИЕ. – Временные модуляции света также могут раздражать человека. В общем, нежелательные эффекты в зрительном восприятии человека-наблюдателя, вызванные колебаниями интенсивности света, называются временными световыми артефактами (ВЛА). [1]
Временные нарушения модуляции света могут возникать из-за колебаний силы света осветительного оборудования. Свет, излучаемый осветительным оборудованием, таким как светильники и лампы, может изменяться по силе в зависимости от времени, намеренно или непреднамеренно (рис. 1). Как правило, светоотдача осветительного оборудования имеет непреднамеренные модуляции уровня остаточной освещенности из-за самого осветительного оборудования. Величина, форма, периодичность и частота TLM зависят от многих факторов, таких как тип источника света, частота электросети, технология драйвера или балласта и тип применяемой технологии регулирования света (например, широтно-импульсная модуляция). Традиционное осветительное оборудование с лампами накаливания обычно имеет умеренную модуляцию остаточного света (глубина модуляции 10–20%) с частотой модуляции, которая в два раза превышает частоту сети. Светодиодное осветительное оборудование, поскольку оно является полупроводниковым устройством, гораздо быстрее реагирует на изменения входного сигнала, чем традиционные источники света. Следовательно, светодиодные источники света также гораздо более чувствительны к колебаниям входного тока и воспроизводят эти колебания тока в светоотдаче, что потенциально приводит к TLI. Кроме того, играют роль внешние факторы, такие как несовместимость с диммерами или наличие колебаний напряжения в сети ( мерцание в сети ), которые могут вызвать дополнительные временные модуляции света.
TLM могут быть спроектированы с учетом отклонений от электронного драйвера из-за применения определенных технологий драйвера или регулирования света. Например, драйверы с питанием от переменного тока или применение широтно-импульсной модуляции для регулирования уровня освещенности вызывают довольно высокую величину модуляции. Однако драйверы светодиодов также могут быть спроектированы так, чтобы уменьшать остаточные колебания тока на светодиодах, чтобы ограничить риск TLI в конкретных приложениях.
Иногда также применяются намеренные изменения освещения , например, для связи в видимом свете.
Оборудование, имеющее оптический интерфейс (рис. 1), на которое потенциально могут влиять помехи TLM, включает:
Каждое из этих устройств имеет оптический интерфейс для своего функционирования, но они используют совершенно разные механизмы, принципы и ограничения для обработки входящего света. Следовательно, существует также большое разнообразие механизмов интерференции. Следовательно, не существует единого и простого показателя, описывающего уровень деградации или неисправности каждого из этих типов оборудования.
Связь видимым светом обычно использует обычный светодиодный источник света, который используется для освещения и добавляет небольшой уровень модуляции на уровне света постоянного тока для передачи данных. Приемником может быть конкретное устройство, использующее фотодиод в качестве детектора, но часто это также обычная камера смартфона. В зависимости от функции системы VLC могут применяться различные методы импульсной модуляции и скорости передачи данных. Помехи TLM от солнечного света или другого окружающего освещения могут вызвать помехи в системе VLC. [2] В системах VLC обычно применяются специальные методы кодирования и модуляции для обеспечения устойчивости к распространенным помехам TLM.
Сканеры штрих-кодов широко используются, например, для повышения эффективности обработки продуктов и клиентов, например, в кассах супермаркетов, регистрации в больницах, отслеживании посылок и статистике промышленного производства. Широко распространено использование линейных (1D) и матричных (2D) штрих-кодов. TLM от осветительного оборудования, расположенного в районе, где установлены сканеры штрих-кода, могут вызвать TLI. [3]
Записи с камер замедленной съемки в условиях временной модуляции света могут вызывать появление на дисплеях таких артефактов, как мерцание или полосы.
Как правило, TLI можно избежать, снизив уровень TLM. Например, чтобы избежать видимости артефактов на отображаемом контенте от камер замедленной съемки, необходимо уменьшить глубину модуляции света. Европейский стандарт EN 12193 для спортивного освещения [4] определяет максимальные уровни глубины модуляции (также называемый коэффициентом мерцания FF ) для получения изображений без мерцания, сделанных высокоскоростными камерами. Для частот модуляции ниже 40 кГц глубина модуляции TLM должна быть менее 1%. Частота модуляции света выше 40 кГц может быть более расслабленной (менее 5%). Кроме того, технический отчет CIE CIE 083 [5] содержит рекомендации по требованиям к освещению как для телевидения, так и для записи фильмов в спортивных приложениях, чтобы избежать TLI, и использует коэффициент мерцания в качестве показателя. CIE 083 гласит, что осветительная установка с коэффициентом мерцания менее 1% не будет генерировать TLI для камер сверхзамедленной и сверхзамедленной съемки. Руководство УЕФА по освещению футбольных стадионов [6] и Руководство FIH [7] по освещению открытых хоккейных сооружений — это несколько примеров руководств по освещению спортивных сооружений, в которых TLM определяется в терминах FF для различных уровней качества сооружений.