Bandes de caméra ou scintillement du LCD ? Ce qu’une vidéo de téléphone peut — et ne peut pas — dire

Une équipe terrain envoie une vidéo filmée au téléphone. Des bandes sombres défilent lentement sur un écran LCD, et le message indique : « l’écran scintille, merci de le remplacer ». La personne qui a filmé ajoute parfois que l’écran paraissait normal dans la pièce. Avant de refuser le module ou d’approuver un remplacement, il est utile de préciser ce que la vidéo a réellement montré.

Elle montre des bandes changeantes dans la zone d’écran enregistrée, dans ces conditions de prise de vue. Elle n’établit pas encore si elles proviennent d’une modulation temporelle de la lumière, d’un échantillonnage spatial ou d’un autre effet d’imagerie, ni si l’écran est endommagé. Une séquence sans bandes ne montrerait pas non plus que l’écran est exempt de scintillement. Un seul enregistrement ne peut pas trancher ces questions.

Pourquoi une caméra peut faire apparaître des bandes que l’œil ne voit pas

L’explication qui suit concerne les bandes produites par une lumière variable qui interagit avec la synchronisation de l’exposition ; toutes les rayures d’une photo d’écran n’ont pas cette cause.

Beaucoup de caméras ne capturent pas une image entière en un seul instant. Avec un obturateur déroulant (rolling shutter), chaque ligne du capteur commence et termine son exposition à un moment légèrement différent, ligne après ligne (Teledyne Vision Solutions). Si la lumière qui atteint le capteur augmente et diminue pendant ce balayage, certaines lignes recueillent plus de lumière que d’autres. Il en résulte une série de bandes plus claires et plus sombres dans une même image.

Sony décrit le même mécanisme pour ses appareils sous un éclairage qui scintille : comme le haut et le bas du capteur sont exposés à des moments différents, les instants clairs et sombres de la lumière sont enregistrés à des positions différentes, ce qui peut se traduire par des bandes ou une décoloration partielle (assistance imagerie Sony). Lorsque le cycle de la lumière et la cadence d’images de la caméra ne sont pas verrouillés l’un sur l’autre, les bandes tombent à un endroit légèrement différent à chaque image et semblent ramper.

La caméra convertit donc une variation dans le temps en un motif dans l’espace. C’est pourquoi une caméra peut rendre visible ce qu’un observateur ne remarque pas, et pourquoi les réglages de la caméra façonnent l’image autant que l’écran.

1. Un niveau de lumière hypothétique augmente et diminue dans le temps (t).
2. Chaque ligne du capteur recueille la lumière pendant sa propre fenêtre d’exposition, qui commence un peu après celle de la ligne précédente. Chaque barre est ombrée selon la quantité de lumière recueillie par cette ligne.
3. Dans l’image enregistrée, les lignes qui ont recueilli plus de lumière paraissent plus claires : une variation dans le temps devient ainsi des bandes dans l’image.

Un obturateur global ne fait pas disparaître la question. Dans un capteur à obturateur global, tous les pixels commencent et terminent leur exposition ensemble ; le signal stocké peut ensuite être lu ligne par ligne (Teledyne Vision Solutions). Cela évite les décalages d’exposition entre lignes responsables de ce mécanisme particulier de bandes. Cela ne garantit pas une image sans bandes, et une lumière variable dans le temps peut encore produire des différences d’une image à l’autre.

Cinq grandeurs faciles à confondre

Les discussions autour d’une vidéo à bandes dérapent souvent parce que des grandeurs temporelles différentes sont traitées comme un seul chiffre.

Aucune de ces grandeurs ne se déduit d’une autre. Une spécification de rafraîchissement à 60 Hz ne dit rien du comportement du rétroéclairage. Une entrée de luminosité « PWM » non plus : Texas Instruments distingue les pilotes qui commutent le courant des LED de ceux qui convertissent la commande PWM en un courant analogique continu, et précise que le courant commuté peut fonctionner à une fréquence différente de celle du signal d’entrée (TI SNVA768). La lumière émise dépend de l’architecture du pilote et de sa configuration, pas du nom de la broche de commande.

Compter les bandes d’une vidéo pour calculer une fréquence n’est pas fiable non plus sans connaître le décalage des lignes et l’exposition du capteur. Les téléphones indiquent rarement ces valeurs, et les messageries réencodent souvent le fichier.

Ce que la vidéo peut établir, et ce qu’elle ne peut pas établir

Elle peut établir qu’avec cette caméra, ce mode et cet éclairage, l’image enregistrée de la zone d’écran présentait des bandes changeantes. Si l’effet reste dans la zone de l’écran, examinez d’abord l’écran, ses reflets et la façon dont son image est échantillonnée ; cette localisation n’isole pas la cause.

Elle ne peut pas établir :

• Un défaut. Des artefacts d’enregistrement sous une lumière variable peuvent apparaître sans aucune panne de la caméra (assistance imagerie Sony), et une lumière modulée n’est pas en soi un défaut de l’écran. Savoir si le comportement observé sort de la spécification dépend de la documentation du module et des exigences de l’application.
• La source. Les candidats sont le pilotage du rétroéclairage, le comportement de rafraîchissement propre au panneau, le contenu affiché et l’éclairage de la pièce reflété dans la vitre de protection. Si des bandes semblables traversent aussi les surfaces voisines, examinez également l’éclairage de la pièce et la caméra ; un éclairage LED peut scintiller à des centaines ou des milliers de cycles par seconde (assistance imagerie Sony). C’est un indice, pas la preuve d’une contribution de la lumière ambiante, et cela ne disculpe pas l’écran.
• La fréquence ou la forme d’onde. Le motif des bandes dépend autant de la synchronisation de la caméra que de la lumière, comme décrit plus haut.
• Un résultat propre. Une vidéo sans bandes montre seulement que cette caméra, avec ce réglage, n’a pas rendu la variation visible. Ce n’est pas la preuve que la lumière émise est constante.
• Le confort ou la sécurité. Ni l’œil nu ni la caméra d’un téléphone ne constituent une mesure étalonnée du scintillement. Rien dans un enregistrement n’établit la conformité à une exigence sanitaire ou ergonomique.

Modifier d’abord l’enregistrement, et une seule chose à la fois

La première étape utile est une comparaison contrôlée, pas un échange de module. Laissez l’écran exactement tel qu’il était : même hôte, même firmware, même image de test, même réglage de luminosité, même éclairage ambiant. Modifiez ensuite un seul paramètre de la caméra.

Si le téléphone dispose d’un mode vidéo manuel ou « pro », modifiez le temps d’exposition ou la vitesse d’obturation et filmez à nouveau. S’il n’offre pas de contrôle manuel, notez cette limite ; passer d’une cadence standard du téléphone à une autre est un substitut plus faible, car le téléphone peut modifier plusieurs paramètres à la fois. Une seconde caméra peut apporter du contexte, mais ce n’est pas un instrument de référence.

Si le motif change lorsque seule la condition d’enregistrement change, son apparence dépend du processus de capture. Ce résultat est compatible avec une exposition qui interagit avec une lumière variable dans le temps, mais il n’établit ni la source ni la périodicité. Pour un éclairage dont le scintillement est connu, Sony décrit un réglage fin de l’obturation qui réduit les bandes enregistrées (assistance imagerie Sony). La même disparition dans un enregistrement de téléphone inexpliqué ne prouve pas une lumière stable et ne qualifie pas l’écran. Aucune valeur d’obturation unique ne convient à tous les écrans.

Une seconde comparaison, distincte, consiste à garder les réglages de la caméra fixes et à ne modifier que le réglage de luminosité de l’écran. Que les bandes varient ou non avec la luminosité donne au fournisseur un indice sur la partie de la chaîne de commande de luminosité à examiner en premier. Cela n’identifie pas la cause à lui seul.

Quand ce n’est plus une question de caméra

Passez à une investigation électrique et optique dans l’un des cas suivants :

• Des personnes voient un scintillement, des extinctions ou des perturbations d’image sans caméra.
• L’image elle-même est corrompue, décalée ou instable, au lieu de devenir uniformément plus claire et plus sombre.
• Le comportement suit un événement d’alimentation, la température, un mouvement de câble ou un changement de firmware.
• Le produit sera filmé, utilisé en visioconférence ou observé par une caméra de vision industrielle, de sorte que le comportement enregistré fait partie de l’exigence.

Les trois premiers cas relèvent des vérifications plus larges de notre article sur le dépannage du scintillement des TFT LCD, qui couvre les chemins d’alimentation, de synchronisation, de firmware, de rétroéclairage et de FPC. Pour les constats liés au rétroéclairage, notre article sur les pannes de rétroéclairage et la baisse de luminosité des LCD explique comment les conditions de pilotage influencent l’évaluation.

Le quatrième est une question d’exigences. Si les caméras comptent pour le produit, dites-le avant l’approbation des échantillons et décrivez les caméras, les cadences et l’éclairage en jeu. Toute mesure de la modulation réelle de la lumière doit être réalisée avec un équipement optique adapté, sur le module précis, avec les réglages de l’hôte et les niveaux de luminosité précis, en consignant les conditions d’essai. Les modifications du pilote ou du circuit doivent rester dans les limites documentées du module et être convenues avec le fournisseur, et non improvisées à partir d’une vidéo.

Que joindre à une vidéo présentant des bandes

Un fournisseur peut reproduire et analyser le problème bien plus vite lorsque la vidéo arrive avec son contexte :

• Le fichier vidéo original, et non une copie transférée par une messagerie.
• Le modèle du téléphone ou de la caméra, le mode d’enregistrement, la cadence et le réglage d’exposition ou d’obturation s’il est affiché.
• Une seconde séquence de la même scène avec un réglage de caméra modifié, et une note indiquant ce qui a changé.
• Si des personnes voient un scintillement sans caméra, et si des bandes apparaissent en dehors de la zone de l’écran.
• La référence et la révision du module d’affichage, la carte hôte, la version du firmware et l’interface.
• Le réglage de luminosité et, si vous le savez, la manière dont la luminosité est commandée dans le produit.
• La mire de test ou le contenu affiché, et le type d’éclairage de la pièce.
• Le nombre d’unités concernées et les étapes pour reproduire le phénomène.

Ces informations ont aussi leur place dans le contrôle des échantillons à réception ; notre liste de contrôle pour la validation des échantillons de modules LCD montre où elles s’insèrent.

Si vous disposez d’un enregistrement présentant des bandes et des informations ci-dessus, vous pouvez les envoyer pour un examen des bandes de caméra sur LCD. Nous pouvons voir avec vous ce que l’enregistrement permet d’affirmer et ce qu’il resterait à mesurer.