Роллинг-шаттер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Искажение формы быстро движущегося автомобиля фокальным затвором с вертикальным ходом экспонирующей щели

Роллинг-шаттер, построчный перенос (англ. Rolling shutter, сканирующий фотозатвор) — искажение формы быстро движущихся объектов, возникающее из-за особенностей регистрации изображения щелевыми фокальными затворами, дисковыми обтюраторами или фотоматрицами со строчным переносом. Эффект объясняется временным параллаксом и наличием интервала между регистрацией разных частей одного и того же кадра. В результате, части быстро движущихся объектов успевают сместиться друг относительно друга, искажая их форму.

Причины явления[править | править код]

Роллинг-шаттер при построчном переносе
Искажение формы ротора вертолёта из-за роллинг-шаттера

Термин впервые появился в фотографии одновременно с распространением шторно-щелевых фокальных затворов. Такие затворы, в отличие от центральных, экспонируют кадр не одновременно, а последовательно, при помощи перемещающейся вдоль кадрового окна щели. При съёмке движущихся объектов, угловая скорость которых сопоставима со скоростью движения щели затвора, их форма может искажаться. Это почти незаметно при длинных выдержках, когда изображение смазывается, но отчётливо видимо при котротких экспозициях. При совпадении направлений объект растягивается, а при встречном движении затвора и изображения, последнее сжимается[1]. Объекты, движущиеся перпендикулярно направлению шторок, отображаются наклонными[2]. Эффект может наблюдаться и в киносъёмочных аппаратах при небольших углах раскрытия дискового обтюратора[3].

При электронных способах регистрации изображения возникает тот же эффект, проявляющийся при построчном считывании передающими трубками или полупроводниковой матрицей. Из-за построчного переноса на изображении могут возникнуть сильные искажения и даже фрагментация снятых объектов, но он всё равно используется в большинстве бытовых устройств, так как считается что преимущества КМОП-матриц с роллинг-шаттер перекрывают этот недостаток.

Искажение возникает когда изображение меняется быстрее, чем успевает быть запечатлённым. В результате участки одного кадра отображают разные моменты времени. Движущийся объект (или его части) может попасть в кадр несколько раз, либо не попасть совсем.

Движущиеся объекты на снимках камер с построчным переносом деформируются. Чем быстрее движется объект, тем сильнее заметна деформация. Особенно интересные эффекты получаются при съёмке вращающихся объектов, например лопастей самолётного или вертолётного винта. Искажения возникают и при перемещениях самой камеры: изображение неприятно «плывёт», возникает «эффект желе».

Также искажение заметно, когда в кадр попадают быстрые изменения яркости или цвета (например импульсные вспышки света). На изображении появляются полосы. Можно наблюдать, если сфотографировать LCD, в котором для регулирования яркости подсветки используется ШИМ (то есть большинство современных LCD).

В камерах на ПЗС-матрицах используется полнокадровый перенос, поэтому при их использовании описанные эффекты не наблюдаются. Хотя существуют КМОП-сенсоры с полнокадровым переносом, большинство производителей для уменьшения цены изделия применяют сенсоры с построчным переносом.

В августе 2016 года компания Canon анонсировала выпуск КМОП-матрицы с «глобальным затвором», способной отрабатывать экспозицию без перекрытия светового потока какими-либо устройствами[4]. Использование таких матриц позволит получать изображения быстродвижущихся объектов, лишённые каких-либо искажений, и полностью избавиться от эффекта[5].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Учебная книга по фотографии, 1976, с. 50.
  2. Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 53.
  3. Как разобраться в киноплёнках, 2007, с. 102.
  4. Canon develops global shutter-equipped CMOS sensor that achieves expanded dynamic range through new drive method (англ.). Newsroom. Canon (31 August 2016). Дата обращения: 1 сентября 2016.
  5. MICHAEL ZHANG. Canon Unveils a CMOS Sensor with a Global Shutter (англ.). News. PetaPixel (31 August 2016). Дата обращения: 1 сентября 2016.

Литература[править | править код]

  • Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. Краткий справочник фотолюбителя. — М.: «Искусство», 1985. — С. 46—55. — 367 с.
  • Э. Д. Тамицкий, В. А. Горбатов. Учебная книга по фотографии / Фомин А. В., Фивенский Ю. И.. — М.: «Лёгкая индустрия», 1976. — С. 46—51. — 320 с. — 130 000 экз.

Ссылки[править | править код]