关于 Sensor flicker/banding现象的解释

目录

1、基本概念

2、30fps， 1帧内banding过程演示

3、30fps， 帧与帧之间banding过程演示

4、25fps， 帧与帧之间banding过程演示

5、总结

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1、基本概念

• flicker

交流电网中的传输的能量并不是稳定不变的，而是随着一个固定频率变化的，这个频率一般被称为工频，例如中国是50Hz，美国是60Hz。工频由电力系统决定。 工频的带来的这种能量变化称为flicker。

下面以50HZ为例进行解释，交流电以1/50s，即20ms的周期进行变化，其变化规律如图所示：

而对于能量来说，并没有正负之分，因此能量的周期是1/100s，即10ms。

因此，普通的以交流电为电源的白炽灯的亮度实际上在一直在以10ms为周期随着交流电变化而发生变化，只不过人眼感知不到画面亮度的变化罢了。

• banding

sensor捕捉到flicker而在图像上形成的条带的现象称为banding现象，通常简称banding（根本原因就是sensor 每一行像素点，所接收到的能量不同导致的），如视频所示，画面会出现频闪，感觉有水波纹一样的纹路在跳变；具体来说可能会有如下表现（这些表现并不一定会同时出现）：

--- 同一帧的不同行的亮度各不相同，存在亮暗变化的条纹，如图所示；

--- 不同帧的相同行的亮度不相同，出现视频中水波纹一样的纹路跳变；

--- 前后帧的整体亮度存在差异，画面亮度出现明显的亮暗变化

2、30fps， 1帧内banding过程演示

• 如下GIF图像演示的是在工频的环境下，sensor 一帧内每一行曝光的亮度的变化。分别有10ms、8ms、12ms三种曝光。

-- 10ms曝光状态下，面积P始终是不变的（ 因为曝光时间是10ms，也就是每行的曝光时间也是10ms，一个波峰循环就是曝光1行，所以每行所获得的能量是相同的）。 

-- 8ms和12ms曝光状态下，面积P1和P2都会有规律的产生变化（ 因为曝光时间是8ms、12ms，积分面积不同，导致每行所获得的能量不同）。

曝光是sensor的每一个像素的能量积累，这里就可以使用面积来表示，面积是由积分计算所得。8ms 和12ms的曝光帧会出现banding现象；

3、30fps， 帧与帧之间banding过程演示

• 如下GIF图像演示的是在工频的环境下 sensor 帧与帧之间每一行曝光的亮度变化。

-- 30fps，帧与帧之间的的时间间隔是33ms。

不同帧之间，8ms 曝光状态下，面积P、P1和P2都会有规律的产生变化（因为不同帧相同行，曝光的起始位置不同，导致积分面积不同，所获得的能量不同） ，则出现带水波纹一样的纹路在跳变；

4、25fps， 帧与帧之间banding过程演示

• 如下GIF图像演示的是在工频的环境下 sensor 帧与帧之间每一行曝光的亮度变化。

--- 25fps，帧与帧之间的的时间间隔是40ms。

---  每一帧的帧内亮度变化是相同（不同帧之间，相同行，曝光起始的周期点相同）。

在50Hz工频下，25fps规避了帧与帧之间在视频模式下不停跳动的banding现象，而呈现的是一个稳定的banding现象，所以，25fps并不能消除banding。

5、总结

• 消除banding的唯一方法是：在50Hz工频下曝光时间为10ms的整数倍；在60Hz工频下曝光时间为8.333ms的整数倍。

• 不管是 30fps 还是 25fps 都不会影响一帧帧内的曝光行为。

参考：Sensor banding现象解释