Скорее всего, вы уже сталкивались с этим явлением раньше, даже если кажется, что вы не знаете, что это такое. Если вы снимаете много видео на цифровую камеру, то рано или поздно столкнетесь с ним. Давайте подробнее рассмотрим эффект роллинг-шаттера и объясним, что это такое и почему это происходит. Мы также расскажем, что можно сделать, чтобы избежать его в своих фотографиях.
Что такое эффект роллинг-шаттера?
Если вы снимаете на видео что-то быстро движущееся с помощью цифровой камеры, объект съемки может выглядеть искаженным или бесформенным. Это и есть роллинг-шаттер дисторсия.
Если вы снимаете пропеллер самолета, вращающийся на полной скорости, лопасти выглядят так, как будто они сгибаются или растягиваются в кадре. Кажется, что они изгибаются сами по себе и обладают упругостью.
То же самое можно увидеть и в меньшем масштабе. Например, если вы снимете на камеру смартфона спиннер, то увидите тот же эффект искривления. Лопасти спиннера будут растягиваться и изгибаться. И чем быстрее он вращается, тем сильнее эффект.
Если раскрутить монетку на плоской поверхности, то при просмотре видео можно увидеть эффект спирали. А если снимать на камеру вибрирующие гитарные струны, то видно, что они изгибаются по всей длине, образуя мягкий зигзаг. Кажется, что струны колышутся, создавая «эффект желе».
Если объект движется очень быстро, некоторые его части могут казаться полностью отделёнными от основной. Такие НЛО называются артефактами роллинг-шаттера.
Что вызывает эффект роллинг-шаттера?
Когда вы делаете снимок на цифровую камеру, весь сенсор реагирует одновременно. Свет проходит через объектив и в один момент попадает на сенсор. В этот момент фиксируется весь кадр.
Когда все пиксели сенсора реагируют одновременно, это называется глобальным затвором. Режим глобального затвора позволяет сделать снимок в конкретный момент времени. В режиме глобального затвора пиксели ведут себя как ПЗС-матрица.
Но когда вы снимаете видео на цифровую камеру, сенсор ведёт себя иначе.
КМОП-матрица, стандартная для цифровых зеркальных камер и смартфонов, при записи видео использует другой метод. Вместо того чтобы задействовать все пиксели одновременно, как в случае с глобальным затвором, она использует только один ряд за раз.
Активируется один ряд пикселей. Затем, через некоторое время, активируется ряд под ним. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока не будет достигнут нижний край матрицы. Затем процесс начинается сначала, и цикл повторяется. Отсюда и пошло название роллинг-шаттер (Дословно, катящийся или скользящий затвор. Примечание переводчика).
Принцип работы аналогичен планшетному сканеру. Он сканирует изображение с одной стороны до другой, собирая данные. КМОП-матрица делает то же самое. Она непрерывно сканирует изображение с одной стороны до другой.
Если во время сканирования вы будете перемещать объект, итоговое изображение будет деформировано и искажено. Если вы будете перемещать объект в том же направлении, что и датчик, изображение будет растянуто. Если вы будете перемещать объект в противоположном направлении, изображение будет сжато.
Те же принципы действуют при съёмке на цифровую камеру. Датчик фиксирует разные участки сцены в разное время. Когда всё неподвижно, это не проблема. Но при съёмке быстро движущихся объектов возникает эффект роллинг-шаттера.
КМОП-матрицы против ПЗС-матриц
В большинстве современных камер используются КМОП-матрицы. Мы уже упоминали зеркальные камеры и смартфоны. Но в топовых беззеркальных камерах также используются сенсоры, которые могут стать жертвой эффекта роллинг-шаттера.
Sony A7R IV — полнокадровая беззеркальная камера с разрешением изображения 61 Мп. Это превосходное качество картинки. Но в A7R IV по-прежнему используется CMOS-сенсор. Поэтому, несмотря на полнокадровую и мощную конструкцию, камера всё равно страдает от эффекта роллинг-шаттера.
ПЗС-сенсоры или камеры с глобальным затвором не подвержены этому эффекту. Глобальные затворы захватывают всё изображение целиком. ПЗС-матрицы раньше часто использовались в цифровых камерах. Но теперь их вытеснили КМОП-матрицы.
КМОП-матрицы превосходят ПЗС-матрицы во многих аспектах. Обработка изображения происходит быстрее, что позволяет камерам снимать с более высокой скоростью. Этот тип матрицы также помогает улучшить автофокусировку. А общее качество изображения имеет более высокий потенциал.
Это справедливо и для видео. Несмотря на риск, связанный с эффектом роллинг-шаттера, общее качество видео лучше при использовании КМОП-, а не ПЗС-матриц. Поэтому в большинстве современных видеокамер используются КМОП-матрицы.
В некоторых камерах по-прежнему используются ПЗС-матрицы. Но это, как правило, специализированные устройства для нишевых областей фотографии. Например, астрофотографы по-прежнему предпочитают глобальный затвор.
Как избежать эффекта роллинг-шаттера
Эффект роллинг-шаттера может стать настоящим кошмаром для фотографов и видеооператоров. Но даже при использовании камер с подвижным затвором есть способы борьбы с этим эффектом.
Начните с выдержки. Чтобы избежать деформации изображения, установите выдержку, в два раза превышающую частоту кадров.
Большинство камер снимают со скоростью от 20 до 30 кадров в секунду. Выдержка 1/50 секунды должна подойти. Но не стоит делать ещё меньше, иначе у матрицы не будет достаточно времени, чтобы зафиксировать изображение.
При съемке видео также следует избегать слишком короткой выдержки. Слишком сильное размытие при движении может испортить отснятый материал. Но и слишком слабое размытие может стать проблемой.
Размытие при движении — это то, чего ожидает человеческий глаз при наблюдении за быстро движущимися объектами. Если размытия не будет, это будет выглядеть странно и неестественно.
Кроме того, камеру нужно держать как можно более неподвижно. Чтобы свести к минимуму движение камеры, используйте штатив или стабилизатор Steadicam.
Если в камере есть встроенная система стабилизации изображения, она тоже поможет.
Освещение — ещё один важный фактор при съёмке видео на камеры с эффектом роллинг-шаттера. Чем больше света, тем меньше будет эффект. Поэтому, если вы снимаете в помещении, может понадобиться дополнительное освещение.
Как устранить эффект роллинг-шаттера
В случае с эффектом роллинг-шаттера профилактика лучше лечения. Но иногда с ним ничего не поделаешь. И есть способы исправить его при постобработке.
Артефакты роллинг-шаттера часто появляются по краям изображения. Если вы можете себе это позволить, обрежьте изображение, чтобы оно было более узким. Просто удалите проблемные области.
Обрезка — простое решение. Но оно не всегда возможно. Многие видеооператоры используют программу для редактирования Adobe Premiere Pro.
В этой программе есть специальный инструмент Rolling Shutter Repair, предназначенный для уменьшения искажений изображения в видеоматериалах. Существуют и другие программы. Но Premiere Pro устанавливает отраслевой стандарт.
В заключении
Эффект роллинг-шаттера знаком всем нам. Но до недавнего времени он оставался загадкой для многих людей.
Это неприятная особенность современных цифровых камер и КМОП-сенсоров. Это отличные устройства. Но они ещё не идеальны.
Но не бойтесь. Есть способы борьбы с эффектом роллинг-шаттера. С ним можно справиться и при постобработке. Не позволяйте ему помешать вам сделать нужный кадр.
Автор статьи: Кристофер Брайан-Смит
Еще больше интересных статей читайте в нашей группе и на сайте www.pano-maker.ru
Если вам понравилась статья, ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал!