Колонка Леши Ивановского

Леша Ивановский

Автор рубрики «Просто о сложном» и арт-директор OpenSpace Weekend всерьез интересуется всем на свете и по жизни исповедует научный подход. Думает обо всем, работает всегда, почти не спит. Некоторым его друзьям кажется, что он собирается завоевать мир.

Собираясь поступать на биофак в Петербурге и перебирая бабочек, Алексей размышляет об идеях для образования как человек, у которого его пока нет.

Все посты автора

,

Что такое роллинг-шаттер

Cmos5

Иллюстрация: Максим Чатский

Бывает, что изображение на фотографиях съезжает, и на картинке получается совсем не то, что вы собирались сфотографировать, а сцена из «Экзорциста».
Эффекта роллинг-шаттер можно получить, если двигать предмет во время сканирования, только вместо диафрагмы у вас лампа сканера. Из сканера некоторые умельцы делают фотоаппараты.

Чтобы разобраться, как получается роллинг-шаттер, стоит описать устройство цифровой камеры. Самым распространенным типом матрицы в фото и видеокамерах сейчас является CMOS-матрица. Она состоит из миллионов маленьких светочувствительных элементов — фотодиодов. Они могут превращать свет в ток, который потом преобразуется в цифровую информацию — в пиксели на картинке. Перед каждым светочувствительным элементом стоит красный, синий или зеленый фильтр. Фотодиод собирает информацию только о яркости, а не о цвете. То есть, он буквально говорит: я пиксель с зеленым фильтром (проходят только длины волн, соответствующие зеленому цвету), яркость на мне такая-то. После этого процессор в камере анализирует все сигналы с фотодиодов трех цветов и собирает окончательную картинку, которая и записывается на карту памяти.

При этом сигнал считывается с матрицы строка за строкой, поэтому между считыванием первого и последнего элемента проходит некоторое время. За это время объект перед камерой уже может сместиться. Поэтому, когда мы снимаем, например, быстро движущуюся машину, то первой считается информация о ее крыше, и пока считывание дойдет до ее колес, они уже успеют немного проехать. Для медленно движущихся объектов этот эффект почти незаметен, но если предмет движется достаточно быстро, то искажения могут быть самыми впечатляющими. Это и есть эффект роллинг-шаттер.

Rolling%20shutter

Some rights reserved by Jason Show

Сочетание роллинг-шаттер эффекта и короткой выдержки особенно сильно искажает колебания:

stunning bass-string shot from urbanscreen on Vimeo.

Для устранения этого эффекта надо либо увеличивать скорость, с которой считывается информация, что технически сложно, либо убирать роллинг-шаттер при пост-обработке.

Самое удивительное, что от подобного же искажения страдали и ранние пленочные камеры. Что прекрасно заметно на этом известном кадре Жака-Анри Лартига.

Lartigue_car_trip

В камере Жака-Анри установлен фокальный затвор: это значит, что при короткой выдержке пленку засвечивает движущаяся щель между шторок, которые закрывают пленку от света. И хотя света попадает на пленку мало (соответствует быстрой выдержке), само прохождение этой щели над пленкой может занимать некоторое время. Пока щель дошла от низа колеса до его верха, колесо уже проехало вправо — отсюда такой наклон. При этом, видимо, фотограф вел камерой за машиной, поэтому люди наклонены влево.

Комментарии

Однажды на какой-то вечеринке один мой друг уснул, и мы сосканировали его лицо ручным сканнером, раньше такие были. Тоже роллинг-шаттер получился.

«И хотя света попадает на пленку (соответствует быстрой выдержке), само прохождение этой щели над пленкой может занимать некоторое время.»

Кажется, в этом предложении какого-то слова не хватает.
А вообще, интересно, почему информация не может считываться одновременно со всех пикселей матрицы? И какое характерное время между считыванием первого и последнего пикселя в современных камерах? Присутствует ли этот эффект в равной степени как в дешевых мыльницах, так и в дорогих зеркалках?

...почему информация не может считываться одновременно со всех пикселей матрицы?
Потому что процессор это физическое устройство состоящее из кучи транзисторов http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80, а не волшебник с палочной ). Выполнение команд программы это открывание и закрывание транзисторов. За один такт (временной интервал) современные процессоры выполняют несколько параллельных операций, но пока нет процессоров (насколько я знаю) которые могут обработать 16млн.пикселей*3цвета=48млн операций за 1 раз, а ведь их ещё и сложить нужно )
Физика явления вполне понятна - но я о таком эффекте слышу впервые, быстродействия современных процессоров на любых камерах, достаточно чтобы не получать такие кадры искусственно их не создавая.
Но очевидно что в топовых дслр аппаратная начинка в разы сильнее недорогой мыльницы. В радиотехнике цена устройства ещё пока показатель сложности используемых технологий + умственных затрат (при прочих равных).
...какое характерное время между считыванием первого и последнего пикселя в современных камерах? думаю микро секунды - получить эф. с автомобилем, как на последней картинке, точно не удастся. С винтом сам. думаю реально.

Будите смеяться, но на дорогой цфз роллинг-шаттер получить проще, чем на мыльнице ;)
Вдумайтесь в само название эффекта и все поймете - прокатка затвора...
Те чтобы эффект проявился, нам нужно прогнать щель затвора перед носителем (не важно пленкой или матрицей). В мыльницах физического затвора нет, там он электронный, те по сути матрица включается на время выдержки.
На видео тоже иногда сей забавный эффект можно видеть - как раз на загибающихся винтах самолетов :)
У ирисового затвора тоже есть подобный эффект, но проявляется он по другому.

Кстати описанный в статье затвор - шторный. Фокальный - это его местоположение в камере.

)) Нуууу. Вроде как у всех цифровых дслр как раз ирис. Шторы в современном мире только на окна вешают, на сколько я осведомлён.
Для себя я представляю что такой эф. выходит когда скорость движения снимаемого объекта сопоставима или кратно быстрее скорости передвижения затвора. Так вот я предполагаю что скорость перемещения затвора можно оценить по выдержке: (мыл)Canon PowerShot G12 15 — 1/4000с; (зер) Canon EOS 5D Mark II 30 — 1/8000с. Как видно - механический затвор зеркалки перемещается со скоростью в 2 раза выше электронного аналога не самого плохого мыльного друга ) Или вы хотите сказать что у нас на каждом углу предметы перемещаются с такой скоростью?
А самое важное что предыдущий пост был про процессоры ))

Выдержка при съемке видео на DSLR обычно 1/30 — 1/120, не больше.

подтверждаю! но "...Бывает, что изображение на фотографиях съезжает" - я об этом. Видео бочком к теме приклеено.

бггг
ирисовый затвор - это такой который напоминает по форме диафрагму
он и называется ирисовым потому что шторки его похожи на лепестки ириса ;)))
и работает он фактически как диафрагма - те дырочка круглая перед пленкой проскакивает
такой затвор вроде еще центральным называют
сча его нигде и не ставят, а раньше одним из основных был... пока шторки не изобрели ;)))
более того такой затвор, если мне памят не изменяет совмещен с диафрагмой
посмотрите на фотоаппарат Москва-5, например - там как раз такого типа затвор
шторный затвор - это 2 шторки пробегающие мимо пленки. шторки образуют зазор скоростью пробегания которого и регулируется выдержка - чем быстрее робегает щель тем визуальнее она меньше.
возьмите тот же Киев-88 без задника и пощелкайте на разных выдержках - очень интересно.
в цфз по сути тот же затвор, тока компактнее и современнее ;)))
то что там шторки используется говорит еще и то что во вспышках накамерных есть такой режим как «синхронизация по второй шторке» - те вспышка пыхает не в момент открытия затвора, а в момент закрытия :) отсюда и разные эффекты - либо фары вперед машины убежали светом, либо тянутся за ней лентами ;)

теперь по поводу реальной выдержки и сорости работы затвора - какой бы совершенный затвор не был, но он имеет механическое ограничение по скорости срабатывания... и выдержка в 8000 достигается в цфз точно так же как в мыльницах, те банальным включением\выключением матрицы на заданное время. просто это включение синхронизировано с «медленно» побегающей щелью затвора.
те если представить себе всю картинкку работы затворного механизма то мы получим такую картинку - щель затвора бежит мимо матрицы, в это время процессор сканирует матрицу построчно, синхронизированно с пробегающей щелью, при этом время на которое включается строка матрицы во время сканирования равно времени выдержки.
вроде как самый лучший механический завтор не может дать выдержку меньше 2000, дальше уже все электрически.

так что не льстите себе и не думайте что в пядваке затвор щелкает так быстро :D
просто у него проц мощнее и чувствительность матрицы выше чем у мыльницы ;)

...просто у него проц мощнее и чувствительность матрицы выше чем у мыльницы ;)
ну вот мы и пришли к тому - о чём я говорил вначале. А всё остальное лишь мои предположения (очень тяжко бороться с бурно хлещущей фантазией =).
Нам преподаватель говорил: Какая автосигнализация самая надёжная? Мы орали - самая дорогая! А он отвечал - Нет. Та, которую ты сам придумал, принцип известен только тебе!
Примем 1/2000... будем рассуждать о том много ли предметов перемещаются на энные (положим 0,5м ) расстояния за 0,0005с (со скоростью 1км/сек.)?

ну так эффект же не на сверхвыдержках виден
не думаю что Лартига имел камеру с затвором быстрее 250 ;)))
так что многое зависит от того как снимать

фотка с винтом кстати якобы на ифон 4 снята
какая там у нас дырка выдержка? :D
дискавери никто не смотрит? там иногда при съемке с самолета проскакивают гнутые винты ;)

1/4000 в моем полностью механическом никоне, и диафрагма тоже называется «ирисовой диафрагмой», а так вроде все верно)

шаманство и колдунство! ))
Дискавери смотрел бы, да не кажет (
было бы приятно если бы просветили тёмного?!

Комментировать