Эффект rolling shutter – это то, с чем вы, скорее всего, уже сталкивались. Даже если вам кажется, что вы не знаете, что это такое. Если вы часто снимаете видео на цифровую камеру, вы наверняка когда-нибудь сталкивались с этим эффектом.
Мы подробно рассмотрим эффект rolling shutter и объясним, что это такое и почему он возникает. А также расскажем, что вы можете сделать, чтобы избежать его в своей фотографии.
Что такое эффект роллинг-шаттера?
Если вы снимаете видео на цифровую камеру с быстро движущимся объектом, он может выглядеть деформированным или неправильной формы. Это и есть искажение от роллинг-шаттера.
Если вы снимаете пропеллер самолета, вращающийся на полной скорости, лопасти выглядят так, как будто они изгибаются или растягиваются в кадре. Кажется, что они отгибаются назад. Они имеют упругое свойство.
Вы можете увидеть то же самое и в меньшем масштабе. Например, если вы снимете спиннер на камеру смартфона, вы увидите тот же эффект искривления. Лопасти спиннера будут растягиваться и изгибаться. И чем быстрее он вращается, тем сильнее эффект.
Если вы покрутите монету на плоской поверхности, то при просмотре видеозаписи увидите эффект спирали. А если заснять, как вибрируют гитарные струны, то кажется, что они изгибаются по всей длине, как мягкий зигзаг. Струны как будто покачиваются, что придает им эффект желе.
Если объект движется очень быстро, некоторые участки могут казаться полностью отделенными от основного тела. Такие артефакты называют rolling shutter.
Что вызывает эффект Rolling Shutter?
Когда вы делаете фотографию с помощью цифровой камеры, весь сенсор реагирует одновременно. Свет проходит через объектив и попадает на сенсор в один момент. В этот момент запечатлевается весь кадр.
Когда все пиксели сенсора реагируют одновременно, это называется глобальным затвором. Режим глобального затвора позволяет получить снимок точного момента времени. В режиме глобального затвора пиксели ведут себя как на ПЗС-матрице.
Но когда вы используете цифровую камеру для съемки видео, сенсор ведет себя по-другому.
Датчик CMOS, стандартный для DSLR и смартфонов, использует другой метод при записи видео. Вместо того чтобы использовать все пиксели сразу, как в случае с глобальным затвором, датчики CMOS используют только один ряд за раз.
Один ряд пикселей активируется. Затем, спустя долю времени, активируется ряд ниже. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока не дойдет до нижней части сенсора. Затем она снова начинается сверху, и процесс зацикливается. Отсюда и происходит термин “rolling shutter”.
По принципу работы он похож на плоский сканер. Сканер сканирует с одной стороны на другую, собирая данные о вашем изображении. Датчик CMOS делает то же самое в повторном режиме. Он непрерывно сканирует с одной стороны на другую.
Если вы перемещаете объект во время сканирования, конечное изображение будет деформировано и искажено. Если вы перемещаете объект в том же направлении, что и датчик, вы получите растянутое изображение. Если двигаться в противоположном направлении, изображение будет сжатым.
При съемке цифровой камерой действуют те же принципы. Матрица захватывает разные участки сцены в разное время. Когда все неподвижно, это не проблема. Но быстро движущиеся объекты страдают от этого эффекта.
КМОП против ПЗС-датчиков
В большинстве современных камер сегодня используются КМОП-сенсоры. Мы уже упоминали DSLR-камеры и смартфоны. Но в топовых беззеркальных камерах также используются сенсоры, которые могут стать жертвой эффекта “rolling shutter”
Sony A7R IV – это полнокадровая беззеркальная камера с разрешением изображения 61 МП. Это отличное качество изображения. Но в A7R IV по-прежнему используется CMOS-сенсор. Поэтому, несмотря на то, что она полнокадровая и мощная, она все еще страдает от эффекта rolling shutter.
Датчики CCD, или камеры с глобальным затвором, не страдают от тех же эффектов. Глобальные затворы захватывают все изображение сразу. Раньше CCD-датчики были широко распространены в цифровых камерах. Но теперь на смену им пришли CMOS-датчики.
Сегодня датчики КМОП превосходят ПЗС-матрицы во многих областях. Обработка изображения происходит быстрее, что позволяет камере иметь более высокую скорость вспышки. Этот тип датчика изображения также помогает улучшить способность автофокуса. А общее качество изображения имеет более высокий потенциал.
Это справедливо и для видео. Несмотря на риск, связанный с откатом затвора, общее качество видео лучше при использовании КМОП- и ПЗС-матриц. Именно поэтому в большинстве современных видеокамер предпочтение отдается CMOS-сенсорам.
Некоторые камеры все еще оснащены CCD-сенсором. Но зачастую это специализированные камеры для нишевых областей фотографии. Например, глобальный затвор по-прежнему предпочитают астрологические фотографы.
Как избежать эффекта роллинг-шаттер
Эффект rolling shutter может стать кошмаром для фотографов и видеографов. Но даже при использовании камер с продольным затвором есть способы борьбы с этим эффектом.
Начать следует с выдержки. Чтобы избежать искажения изображения, выдержка должна быть в два раза больше частоты кадров.
Большинство камер снимают со скоростью от 20 до 30 кадров в секунду. Выдержка в 1/50 секунды должна быть оптимальной. Но не рискуйте снимать медленнее. Все, что медленнее, не даст сенсору достаточно времени для захвата изображения.
При видеосъемке также следует избегать слишком быстрой выдержки. Слишком большое размытие может испортить ваши кадры. Но и слишком короткая тоже может стать проблемой.
Размытие движения – это то, чего ожидает человеческий глаз при наблюдении за быстро движущимися объектами. Если размытия нет вообще, это будет выглядеть странно и неестественно.
Вам также необходимо держать камеру как можно неподвижнее. Чтобы минимизировать движение камеры, используйте трипод или Steadicam.
Если в вашу камеру встроена стабилизация изображения, это также поможет.
Свет – еще один важный фактор при съемке видео с помощью камер с rolling shutter. Чем больше света, тем меньше эффект rolling shutter. Поэтому если вы снимаете в помещении, вам может понадобиться дополнительное освещение.
Как исправить эффект роллинг-шаттера
При исправлении эффекта rolling shutter профилактика лучше, чем лечение. Но иногда с этим просто невозможно ничего поделать. И есть способы исправить эффект rolling shutter в постобработке.
Артефакты роллинг-шаттер часто встречаются на самых краях изображения. Если вы можете себе это позволить, вы можете кадрировать изображение до более узкой рамки. Вы просто удалите пораженные участки.
Обрезка – это простое решение. Но оно не всегда возможно. Многие видеографы используют Adobe Premiere Pro для редактирования.
В этой программе есть специальный инструмент Rolling Shutter Repair, предназначенный для уменьшения искажений изображения в видеоматериалах. Существуют и другие программы. Но Premiere Pro устанавливает промышленный стандарт.
Заключение
Эффект rolling shutter – это то, что мы все видели. Но до сих пор он оставался загадкой для многих людей.
Это досадная особенность современных цифровых камер и CMOS-сенсора. Это отличные аппараты. Но они еще не совершенны.
Но не бойтесь. Есть меры, которые можно предпринять против эффекта rolling shutter. С ним можно бороться и при постобработке. Не позволяйте эффекту rolling shutter помешать вам получить желаемые снимки.
Если вы хотите узнать больше об основах фотографии, ознакомьтесь с нашей электронной книгой.
