Rolling Shutter (роллинг шаттер) в видеосъемке

описание дефекта, примеры, пояснения


Появление роллинг шаттера совпадает с моментом, когда в фото/видеосъемочной технике стали применяться матрицы CMOS (КМОП-сенсор). В отличие от матриц CCD (ПЗС-сенсор), CMOS обычно фиксирует изображение построчно, сверху-вниз. Таким образом, при движении в кадре матрица не успевает зафиксировать информацию со всего кадра, и на обработку подается лишь информация с нескольких строк. Тем временем объект в кадре уже изменил свое положение, соответственно, изменилось и его положение на матрице. Такое нескончаемое запаздывание матрицы за движением в кадре приводит к появлению роллинг шаттера.

Скорость снятия информации в разных сенсорах может различаться. Более того — разные CMOS-матрицы имеют разное же количество пикселей, и, соответственно, строк, с которых требуется снять информацию. Неизбежный вывод: чем медленнее матрица, тем медленней происходит снятие информации с ее строк. Аналогично и с количеством пикселей — чем бо́льшим количеством пикселей обладает матрица, тем медленней происходит снятие с нее информации, строк-то ведь больше.

Как проявляется роллинг шаттер?

1. Наклон вертикалей. Данный дефект подразделяется на два типа:

  • наклон отдельных объектов, когда камера неподвижна, а снимаемый объект перемещается по горизонтали
  • наклон всего кадра, когда сама камера движется по горизонтали

Следующие ролики покажут оба типа дефекта во всей красе:

2. Желе. Зрительно проявляется в виде нестабильной картинки, так, словно перед камерой колышется абсолютно прозрачная желеобразная масса, хаотично искажая весь кадр. Этот дефект возникает при неупорядоченном перемещении камеры во все стороны, или, иначе говоря, когда при съемке оператор машет камерой, словно метлой. Степень желейности зависит как от быстродействия матрицы, так и от скорости «подметания». В некоторых, особо запущенных случаях, когда матрица откровенно медленная и/или имеет слишком большое количество пикселей, желе может проявляться даже при почти, казалось бы, статичной съемке с рук. Дело в том, что мелкая дрожь, идущая от руки, преобразуется встроенным стабилизатором в более плавное перемещение, которого оказывается достаточно для появления роллинг шаттера.

3. Горизонтальные пересвеченные полосы в кадре. Возникают при срабатывании фотовспышки (молнии и пр.). Это абсолютно неизбежный дефект, который возникает всегда при резком изменении освещенности, и если камера оснащена CMOS-матрицей с построчным снятием информации. Появление этих полос гарантируется независимо от скорости считывания с матрицы. Медленная ли она, быстрая ли — неважно. Полосы обязательно будут, только длительность их присутствия в кадре окажется разной.

Фотоаппарат Видеокамера Цифровой бинокль

Какие камеры чаще всего выдают дефект роллинг шаттера? Ответить несложно: все, имеющие CMOS-матрицу. Разумеется, наиболее ярко данный дефект выражен в фотоаппаратах и недорогих видеогаджетах.

  • Фотоаппараты. Они имеют медленную многомегапиксельную матрицу, предназначенную для фотосъемки. Видеосъемка в фотоаппаратах была и остается лишь опцией, которую оператор использует на свой страх и риск
  • Видеорегистраторы и экшн-камеры, а также карманные камеры и прочие сотовые телефоны. Ввиду того, что экшн- и карманные камеры обычно являются бюджетными, они оснащаются медленными матрицами. То же относится и к смартфонам либо планшетам: даже в дорогих моделях этой техники присутствуют медленные экономичные матрицы, гарантирующие бульдожий роллинг шаттер. Исключение из данного списка составляют редкие модели дорогих экшн-камер, где установлены новые скоростные матрицы
  • в съемке обычными видеокамерами с CMOS-матрицами. Здесь роллинг шаттер проявляется реже, чем в двух перечисленных случаях. Просто потому, что эти аппараты предназначены для правильной, высококачественной видеосъемки. Однако и тут редкие исключения портят безмятежную картину: в погоне за мегапикселями разработчики забывают о неизбежном появлении роллинг шаттера. К сожалению, с годами ситуация не улучшается. А даже наоборот.

Резюмируем: чем бо́льшим количеством пикселей обладает матрица видеокамеры или фотоаппарата, и чем ниже скорость передачи данных с этой матрицы, тем сильнее выражен роллинг шаттер. Касаемо видеокамер хотелось бы отметить: для видеосъемки с разрешением Full HD вполне достаточно двух-мегапиксельной матрицы. Если же такая матрица окажется еще и быстрой, то роллинг шаттер проявится только в случае с фотовспышкой. А бороться с фотовспышками несложно: достаточно выгнать всех назойливых фотографов из помещения, где производится видеосъемка, это самый надежный способ борьбы с фотовспышечным роллинг шаттером.

Способы борьбы с роллинг шаттером

  • Первый способ, кардинальный. Цитата: не снимать объекты, ведущие к появлению подобных дефектов. Это, между прочим, совет профессионала, занимающегося фотоаппаратной видеосъемкой (ссылка). Если жестко следовать этому совету, придется отказаться от съемки с рук, от съемки быстродвижущихся объектов, от съемки с движущегося транспортного средства и т. д. Что остается? Правильно, остается съемка статичных заранее подготовленных локаций со спокойным движением в кадре, многократно отработанным несколькими дублями. Проще говоря — постановочная съемка. Или, в крайнем случае, съемка неподвижной камерой, жестко закрепленной на штативе. А там уж как повезет; если кто-то во время съемки пересек кадр слишком быстро, или вытащит из-за пазухи фотоаппарат со вспышкой — будет сам себе виноватый.
  • Второй способ, малорезультативный: программная обработка. Нынче существует несколько плагинов, а также встроенных в видеоредакторы фильтров, которые якобы устраняют роллинг шаттер. Не верьте. Точнее, так: верьте с оглядкой. Во-первых, этот программный финт может исправить только одно из проявлений роллинг шаттера — наклон вертикалей. Но, как мы помним, наклон вертикалей в роллинг шаттере может быть двух типов: наклон всего кадра и наклон объекта в кадре. Так вот: все фильтры, которые хвастаются своим умением уничтожать роллинг шаттер, в состоянии лишь немного ослабить угол наклона всего кадра, но не его части. Чаще всего такой фильтр занимается банальной геометрической трансформацией кадра, наклоняя его в нужную сторону на нужный градус. В качестве примера сказанному приведем следующий ролик, где необработанное видео сравнивается с обработанным в программе Final Cut Pro X:

Обратите внимание на разницу углов в исходном и обработанном видео. Если в первом случае, когда весь кадр имеет наклон, программа сумела чуть исправить положение, то во втором случае с проезжающим автобусом фильтр оказался бессилен. Что и требовалось доказать.

Сделаем вывод: избежать роллинг шаттера в ваших съемках поможет только отсутствие тряски, фотовспышек, и быстродвижущихся объектов. Звучит смешно, однако факт. Где-то глубоко в душе — очень глубоко — теплится надежда, что разработчик наконец-то одумается, и перестанет встраивать медленные многомегапиксельные матрицы в видеосъемочные гаджеты. Но, поразмыслив, понимаешь, что это из области фантастики. Так как маркетологи, у которых задача продавать, немедленно вмешаются в ситуацию с быстрыми матрицами, и заставят инженеров довести количество пикселей в датчиках до очередных космических величин. Продажи таких камер, конечно же, вырастут:

— Ого, гляди-ка, 100 мегапикселей! Дайте две!

Но что станет результатом подобного увеличения количества пикселей в быстрых матрицах? Правильно!





Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.