Il fenomeno del flicker o flickering, anche detto strobing o sfarfallio, si manifesta come una ciclica variazione di luminosità all’interno di un filmato. Il difetto è causato da rapide variazioni dell’intensità della luce emessa dagli illuminatori ed è correlato alla natura stessa della corrente alternata. La sola sorgente di luce veramente continua impiegata in campo cinematografico è quella naturale. Ogni luce artificiale si accende e si spegne in continuazione, ma lo fa a un ritmo così rapido che il nostro occhio non è in grado di percepirlo e spesso neppure la camera. Quando si scelgono determinate combinazioni di frame rate e tempi di otturazione o si utilizzano sorgenti luminose di bassa qualità, però, le cose cambiano. Vediamo come e perché.
La corrente alternata segue un’onda sinusoidale e cambia la sua polarità 100 volte al secondo alla frequenza di 50 Hz e 120 volte al secondo a 60 Hz. 50 Hz e 60 Hz sono le due frequenze standard della corrente alternata nel mondo:
Un illuminatore alimentato da corrente alternata viene acceso e spento 50 o 60 volte al secondo, per un totale di 100 o 120 fluttuazioni al secondo, a seconda che la corrente utilizzata abbia una frequenza di 50 o 60 Hz. Il nostro occhio non è in grado di percepire variazioni di luce così rapide (il nostro limite percettivo corrisponde a 30 Hz) ma la camera può registrarle o meno in base al frame rate e al tempo di otturazione selezionati.
Come si può osservare nella schematizzazione qua sopra, la cattura dei frame corrisponde a sezioni della sinusoide elettrica diverse tra loro. In un caso simile ogni frame riceve un diverso quantitativo di luce in quanto corrisponde a un diverso numero di accensioni e spegnimenti dell’illuminatore utilizzato. La conseguenza di questo è un video in cui l’esposizione varia più volte al secondo, producendo un effetto flickering.
Per evitare il problema è necessario accordare il frame rate della ripresa alla frequenza Hz della corrente che si sta utilizzando o trovare la giusta combinazione tra frame rate e tempo di otturazione. Per fare qualche esempio, in presenza di corrente a 50 Hz si possono tranquillamente utilizzare 25, 50 o 100 fps in quanto ad ogni frame catturato con questa cadenza corrisponde un’uguale porzione della sinusoide. Questo è matematicamente spiegabile dal fatto che tutti questi valori sono multipli di 25 e che quindi suddividono le 100 fluttuazioni al secondo dei 50 Hz in maniera regolare:
Impiegando velocità fps che non suddividono le fluttuazioni della corrente alternata in maniera regolare diventa necessario scegliere accuratamente i tempi di otturazione:
L’azienda RED mette a disposizione sul proprio sito un’applicazione online che in base a un frame rate e a una frequenza hertz impostati dall’utente calcola gli angoli di otturazione flicker free, convertendoli anche in tempi di otturazione: RED Flicker Free Video Tool
Le tecnologie degli illuminatori e il flickering
Coi proiettori cinematografici moderni, a prescindere dalla tecnologia, è raro incorrere in fenomeni di flickering. Solo utilizzando tempi di otturazione brevissimi, come si fa per riprese a frame rate molto elevati, è ancora possibile incappare in problemi. Gli illuminatori più affidabili per evitare il flickering entro i 100 fps sono i modelli a incandescenza, quelli a scarica o a fluorescenza con ballast elettronico flicker free e ormai qualsiasi LED.
Per alcuni proiettori a scarica esistono dei ballast ad alta frequenza in grado di raggiungere anche i 1000 Hz; lo scopo di questi High Speed Ballast è quello di permettere riprese flicker free fino a 1000 fps utilizzando un solo illuminatore.
Uscendo dal mondo dei proiettori cinematografici, la tecnologia di gran lunga più sicura per quanto riguarda il flickering è l’incandescenza e le meno sicure sono la fluorescenza e il LED.
Il vantaggio strutturale degli illuminatori a incandescenza
Gli illuminatori a incandescenza producono luce facendo attraversare dalla corrente elettrica un filamento di tungsteno sino a renderlo incandescente. Quando la corrente viene interrotta il filamento si raffredda ma mantiene comunque una temperatura molto elevata per diverso tempo, quindi è difficile che la camera possa registrare un’alterazione nell’emissione luminosa. Affinché ciò accada sono necessari tempi di otturazione molto brevi.
Esiste comunque un sistema per eludere ogni pericolo di flickering quando si lavora con proiettori a incandescenza: distribuendo equamente i proiettori su due diverse linee di alimentazione è possibile sfruttare due sinusoidi elettriche non coincidenti e far sì che l’abbassamento dell’emissione luminosa di un gruppo di emettitori sia compensato dall’emissione luminosa dell’altro. In questo modo l’esposizione dei frame si mantiene sostanzialmente costante a prescindere dal frame rate e dal tempo di otturazione prescelti.
In relazione all’incandescenza è bene considerare che più potente è la lampadina utilizzata, più grosso è il filamento e minori sono le possibilità di flickering. Questo perché più grosso è il filamento e più tempo è necessario affinché si raffreddi e riduca sensibilmente la propria emissione luminosa. Utilizzando proiettori tungsteno sopra i 5 Kw è veramente difficile che si incontrino problemi di flickering.
Quanto affermato sinora in merito all’incandescenza vale solo se si prende in considerazione un’alimentazione diretta, a pieno voltaggio. Nel momento in cui al circuito di alimentazione si aggiunge un dimmer le cose cambiano. Quanto più la corrente erogata alla lampadina viene ridotta, tanto più l’emissione luminosa risulta instabile e possono insorgere fenomeni di flickering.
Illuminatori a scarica, ballast flicker free e high speed
Se da un lato gli illuminatori HID dotati di ballast flicker free sono immuni al flickering sino ai 100 fps, dall’altro sono piuttosto inclini all’arc wander. Questo fenomeno corrispone alla formazione di una sorta di globo luminoso, detto hot spot, che si muove all’interno della lampadina causando un’emissione luminosa disomogenea e instabile. Nel filmato acquisito l’arc wander si traduce in repentine derive cromatiche dall’effetto luccicante. Le lampadine HID in piena maturità, né nuove né molto usate, sono quelle che più difficilmente possono causare questo problema. Anche la qualità dell’illuminatore e del ballast hanno un’influenza decisiva sulle probabilità che l’arc wander si manifesti.
Per quanto riguarda i ballast ad alta frequenza, detti anche high speed ballasts dall’omonima linea ARRI, si tratta di strumenti che nella maggior parte dei casi riescono ad annullare il flickering anche quando si utilizzano frame rate estremi, tuttavia, in presenza di determinate condizioni di luce e con certe lampadine, può accadere che il flicker risulti comunque visibile. Come sempre, per evitare brutte sorprese è consigliato testare a fondo l’attrezzatura prima delle riprese.
Gli illuminarori LED
A questo punto viene da chiedersi perché degli illuminatori alimentati a corrente continua come i LED possono produrre flickering. La risposta è che la tensione di alimentazione dei LED, per quanto fornita da un circuito di pilotaggio, non è perfettamente continua. I trasformatori dei LED modificano la corrente alternata in corrente continua con un certo ripple, cioè con una variazione periodica del voltaggio in più o in meno rispetto al valore ideale. Tale ondulazione, più o meno elevata in base alla qualità dei componenti del circuito, fa sì che anche l’emissione luminosa dei LED possa rivelarsi incostante all’occhio della camera.
E i LED alimentati a batteria? Tutto dipende da quanto è effettivamente continua l’alimentazione fornita, ossia dalla qualità della batteria, dall’eventuale discrepanza tra il suo voltaggio e quello necessario al LED, nonché dalla qualità di tutti i componenti della circuiteria. In ogni caso anche per i LED vale il discorso fatto per l’incandescenza: l’utilizzo di un dimmer riduce la stabilità dell’emissione luminosa.
In realtà, comunque, anche la tecnologia presente nei LED cinematografici più economici è oggi di norma sufficiente a permettere riprese flicker-free fino ad almeno 2000fps. Questo, finché gli illuminatori vengono utilizzati alla massima potenza. Quando si riduce l’emissione luminosa di un proiettore utilizzando il suo comando dimmer è possibile che si verifichino dei problemi. Vediamo perché.
Di norma i proiettori LED riducono la propria emissione luminosa utilizzando o il Potentiometer Dimming (anche detto Constant Current Dimming) o il sistema Pulse With Modulation (PWM).
Potentiometer Dimming
In questo caso, molto semplicemente, un potenziometro inserito all’interno del circuito si occupa di ridurre il voltaggio della corrente continua in ingresso al LED, cosicché, sottoalimentati, i diodi emettano meno luce. La corrente continua resta tale e il proiettore non modifica le proprie caratteristiche relative al flickering. Il motivo per cui il Potentiometer Dimming, molto più economico del PWM, non viene utilizzato nei proiettori di fascia alta è che ha due importanti controindicazioni. Prima di tutto, oltrepassata la soglia del 50% di riduzione potenza è normale che l’emissione luminosa modifichi in maniera rilevante le proprie caratteristiche spettrali, mostrando soprattutto una chiara tendenza al magenta o al verde; non di rado la luce tende prima all’uno e poi, dimmerando ancora, all’altro colore. Inoltre il fatto di sottoalimentare alcuni componenti elettrici, tra i quali gli emettitori LED stessi, fa sì che la longevità del proiettore si riduca in maniera sensibile e che le ditte produttrici non possano garantire le abituali 50000 ore di vita che ci si aspettano da un illuminatore LED.
Pulse With Modulation
Questo sistema ottiene il depotenziamento dell’emissione luminosa facendo sì che gli emettitori LED si accendano e si spengano a una frequenza altissima. Quando il proiettore viene impostato al 50% di potenza, per esempio, gli emettitori restano accessi per un tempo pari a quello in cui restano spenti. È così che il proiettore LED può emettere una quantità di luce ridotta e al contempo lavorare alla massima potenza, evitando le controindicazioni del Potentiometer Dimming. Ovviamente in questo caso subentra un’altra controindicazione, ossia che l’emettitore LED non emette più luce continua ma luce pulsante, così come qualsiasi proiettore a corrente alternata. Le frequenze, però, qui sono molto alte e il rischio di flickering appare solo quando si fanno riprese da migliaia di fps.
Dal momento che queste due tecnologie presentano dei vantaggi e degli svantaggi complementari l’una rispetto all’altra, alcuni produttori hanno deciso di inserirle entrambe all’interno dei propri proiettori LED, cosicché sia l’utente a decidere quale sistema utilizzare in base alle condizioni di ripresa. Questi LED più evoluti sono impostati per lavorare in PWM ma offrono una modalità abitualmente chiamata Hi-Speed o qualcosa di simile che gestisce la potenza dell’emissione luminosa col sistema del Constant Current Dimming. Non sempre la modalità Hi-Speed, però, permette di scendere al di sotto del 50% di potenza.
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