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CMOSローリングシャッターアーティファクトの説明：それらが何であり、どのように修正するか
作成日 11.12
もしあなたが速く動く車の動画を撮影したり、カメラを素早く風景に振ったり、蛍光灯の下で撮影したことがあるなら、奇妙な歪みを目にしたかもしれません：傾いた建物、揺れる物体、またはちらつく帯。これらはカメラのミスではなく、CMOSローリングシャッターアーティファクトは、ほとんどの現代のカメラ（スマートフォンからDSLRまで）に見られる一般的な現象です。このガイドでは、ローリングシャッターとは何か、なぜこれらのアーティファクトが発生するのか、どのようにそれらを見分けるのか、そして最も重要なこととして、それらを回避または修正する方法について説明します。コンテンツクリエイター、ブロガー、またはカジュアルな写真家であっても、ローリングシャッターを理解することで、よりシャープでプロフェッショナルな見た目の映像をキャプチャするのに役立ちます。
CMOSローリングシャッターとは、一体何ですか？
ローリングシャッターアーティファクトを理解するには、まずCMOS（相補型金属酸化物半導体）センサーがどのように画像をキャプチャするかを知る必要があります。古いCCD（電荷結合素子）センサーがすべてのピクセルを一度に読み取るのに対し、CMOSセンサーはデータを記録するために「ローリング」方式を使用します。
こちらは簡略化した内訳です：
1. センサーは、最上行のピクセルを露出させて読み取ることから始まります。
2. 一番上の行が完了すると、次の行に移動し、そのように続きます—ドキュメントをスキャンするように。
3. センサーが最下行の読み取りを終える頃には、最上行が数ミリ秒前にキャプチャされていました。
この上部と下部の行を読む間の遅延が重要です。その小さなウィンドウの間にカメラや被写体が動くと、画像が歪んでしまいます。
ローリングシャッターとグローバルシャッター：違いは何ですか？
「グローバルシャッター」という言葉は「ローリングシャッター」と一緒に言及されることがあり、それには良い理由があります。グローバルシャッターはローリングシャッターの反対であり、ほとんどのアーティファクトを回避します。ここで、明確にするための簡単な比較を示します：
機能 | CMOSローリングシャッター | グローバルシャッター |
どのように機能するか | ピクセルを行ごとに読み取ります（上から下へ）。 | すべてのピクセルを同時に読み取ります。 |
行間の遅延 | ミリ秒（歪みを引き起こす）。 | 申し訳ありませんが、翻訳するテキストが提供されていません。翻訳が必要な具体的な内容を教えていただければ、喜んでお手伝いします。 |
コストとサイズ | より安価で、より小型（ほとんどの消費者向けカメラで使用されています）。 | より高価で、かさばる（プロ機器で使用される）。 |
一般的な使用例 | スマートフォン、デジタル一眼レフカメラ、アクションカメラ。 | シネマカメラ、セキュリティカメラ、ドローン。 |
ほとんどの消費者デバイスは、より手頃でコンパクトであるため、ローリングシャッターを使用しています。そのトレードオフは？これから説明する厄介なアーティファクトです。
最も一般的なCMOSローリングシャッターアーティファクト4つ
ローリングシャッターアーティファクトは、何が動いているか（カメラまたは被写体）や環境によって、さまざまな形で現れます。以下は、最も頻繁に見られる4つの問題で、それらを認識するための例を示します。
1. ゼリー効果（ワブル）
ゼリー効果は、最もよく知られたローリングシャッターアーティファクトです。カメラが素早く動くとき（例：撮影中に歩く、素早くパンする）や振動する（例：移動中の自転車から撮影する）と発生します。
• それがどのように見えるか：真っ直ぐな線（地平線、ドア枠、または街灯のような）がゼリーのように曲がったり「波打ったり」します。例えば、建物を撮影しながら走ると、壁が内側または外側に曲がることがあります。
• なぜそれが起こるのか: カメラが上下または左右に動くと、センサーは異なる時間にピクセルの行を読み取ります。下の行に到達する頃には、カメラの位置が移動しているため、画像の下部は上部とは異なる位置に整列しています。
• 一般的なシナリオ：観客の中を歩きながらコンサートを撮影する、または歩道から動いている車をスマートフォンで録画する。
2. 傾き (ティルト)
スキュー（「傾き」または「傾斜」とも呼ばれる）は、速い動きの被写体がフレームを横切り、カメラが静止しているときに発生します。
• どのように見えるか: 被写体が傾いているように見える、または斜めになっているように見える、たとえそれがまっすぐであるべきであっても。たとえば、加速している列車が一方に傾いているように見えたり、カメラの前を走り去る人が傾いた胴体を持っているように見えたりすることがあります。
• なぜそれが起こるのか: 被写体が非常に速く動くため、センサーがピクセルの最下行を読み取る頃には、被写体は左または右に移動しています。これにより、被写体の上部と下部の間に不一致が生じます。
• 一般的なシナリオ：レースカーが猛スピードで通り過ぎる様子や、鳥が空を素早く飛んでいる様子を撮影すること。
3. ウォブル（高速カメラ回転から）
これは、カメラを素早く回転させることによって引き起こされる特定のタイプのゼリー効果です（例えば、撮影中に円を描くように回転させたり、カメラを上下に素早く傾けたりすること）。
• それがどのように見えるか: 全体のフレームが「揺れ」たり歪んだりし、静止している物体（木や建物など）が傾いたり回転しているように見えます。例えば、電話を素早く上に傾けて高層ビルを撮影すると、建物の上部が下部に対して遅れて見えることがあります。
• なぜそれが起こるのか: カメラを回転させると、上部と下部の行の間の角度が変わります。センサーは回転についていけず、画像が引き伸ばされたり歪んだりします。
• 一般的なシナリオ：Vloggerが新しいシーンを素早く見せたり、スケートボードのトリック（360スピンなど）からのアクションカメラ映像。
4. バンディング（フリッカー）
バンディングは、動きではなく光源によって引き起こされるため、独特です。特定の周波数で点滅するライトの下で撮影する際に発生します（目で点滅を確認できなくても）。
• どのように見えるか: 水平の明るい帯と暗い帯が交互にフレームの上下にスクロールします。例えば、蛍光灯のある部屋を撮影すると、天井に暗い帯が残ることがあります。
• なぜそれが起こるのか: ほとんどの屋内照明（蛍光灯、LED、ハロゲン）は、50Hzまたは60Hz（国の電力網によって異なる）で点滅します。センサーのローリング読み取り速度が光の点滅周波数と一致しないため、一部の行は他の行よりも多くの光にさらされます。
• 一般的なシナリオ：蛍光灯のある会議室や、LEDの下にあるキャビネットライトのあるキッチンを撮影すること。
なぜこれらのアーティファクトが発生するのか？（科学の簡略化）
エンジニアリングの学位は必要ありませんが、ローリングシャッターアーティファクトの根本原因を理解するためには、科学を少し掘り下げると役立ちます。核心的な問題はタイミングです：センサーは同じ瞬間に全体の画像をキャプチャしません。
ここにアーティファクトを悪化させる2つの主な要因があります：
1. センサー読み出し速度：読み出し速度が遅いと、上部と下部の行を読み取る間に遅延が長くなります。予算カメラ（古いスマートフォンなど）は、しばしば読み出し速度が遅いため、ジェロ効果や歪みが発生しやすくなります。新しい高級カメラ（フラッグシップiPhoneやミラーレスカメラなど）は、読み出し速度が速く、アーティファクトを減少させます。
2. 移動速度：カメラや被写体が動く速度が速いほど、歪みが目立ちます。風景をゆっくりとパンする場合は問題がないかもしれませんが、速くパンすると問題が生じます。同様に、歩いている人は普通に見えるかもしれませんが、スプリンターは歪んで見える可能性が高いです。
照明はバンディングにも影響を与えます。前述のように、50Hz/60Hzのライトは電力網と同期して点滅します。カメラのフレームレート（例：30fps、60fps）がその周波数と一致しない場合、センサーは点滅をバンドとして捉えます。
CMOSローリングシャッターアーティファクトを回避または修正する方法
良いニュースは、ローリングシャッターアーティファクトを修正するために10,000ドルのグローバルシャッターカメラを購入する必要がないということです。ほとんどの問題は、簡単な撮影技術やポストプロセッシングツールで解決できます。以下は、予防（撮影中）と修正（撮影後）のための実行可能なステップです。
パート1：撮影中のアーティファクトを防ぐ（最良のアプローチ）
撮影中にアーティファクトを防ぐことは、ポストプロダクションで修正するよりも常に良いです。時間を節約し、より高品質な映像を得ることができます。以下の手順を実行してください：
1. カメラの動きを遅くする：ゼリー効果や揺れを減らすための第一の方法は、カメラをよりゆっくり動かすことです。撮影中は速いパン、ティルト、または歩行を避けてください。移動する必要がある場合は、三脚、ジンバル、またはスタビライザーを使用してください。これらのツールはカメラを安定させ、突然の動きを減らします。
2. 速い動きの被写体を避ける（または角度を調整する）：速い動きの被写体（自転車など）を撮影する場合、カメラを被写体がセンサーの読み取り方向（左右、上下ではなく）に平行に移動するように配置します。これにより歪みが減少します。例えば、自転車がフレームを横切って移動するように撮影し、カメラに向かってまたはカメラから離れて移動するのではなくします。
3. 照明周波数に合わせてフレームレートを調整する: バンディングを修正するには、カメラのフレームレートを自国の電力網に合わせてください:
◦ 50Hzの国（ヨーロッパ、アジア、アフリカのほとんど）にいる場合：25fpsまたは50fpsを使用してください。
◦ 60Hzの国（アメリカ、カナダ、日本）にいる場合：30fpsまたは60fpsを使用してください。
ほとんどのカメラには、これを自動的に行う「アンチフリッカー」設定があります—バンディングが見られる場合は、それを有効にしてください。
1. 自然光を使用する（可能な場合）：日光はちらつかないため、屋外や窓の近くで撮影することでバンディングを完全に減らすことができます。屋内で撮影する必要がある場合は、白熱灯を使用する（LEDや蛍光灯よりもちらつきが少ない）か、光を柔らかくするためにディフューザーを追加してください。
2. 高速読み出し速度のカメラを選ぶ: 新しいカメラを探している場合は、「高速ローリングシャッター」または「グローバルシャッターに似た」性能を持つモデルを探してください。フラッグシップスマートフォン（iPhone 15 Pro、Samsung Galaxy S24 Ultra）やミラーレスカメラ（Sony A7S III、Canon EOS R5）は、アーティファクトを最小限に抑える高速読み出し速度を持っています。
パート2：ポストプロセッシングでのアーティファクトの修正（すでに撮影した場合）
もしすでにローリングシャッターアーティファクトのある映像をお持ちの場合は、それを削除しないでください。ほとんどの問題はビデオ編集ソフトウェアで修正できます。以下は、最良のツールとテクニックです：
アーティファクト | 使用するツール | 修正方法 |
ゼリー効果 | Adobe Premiere Pro, DaVinci Resolve, Final Cut Pro | 「ワープスタビライザー」（プレミア）または「ローリングシャッター補正」（ダヴィンチ）ツールを使用します。これらのツールは映像を分析し、歪んだ線を真っ直ぐにします。 |
スキュー | 申し訳ありませんが、翻訳するための具体的なテキストが提供されていません。翻訳が必要な内容を教えていただければ、喜んでお手伝いします。 | 同じスタビライザー ツールは傾きにも対応しています。軽微な傾きには、「回転」スライダーを使用して被写体を真っ直ぐにします。 |
バンディング | Adobe After Effects, DaVinci Resolve | 「フリッカー除去」フィルター（After Effects）を使用するか、「ガンマ」または「露出」を調整してバンドを滑らかにします。ひどいバンディングの場合は、フレームを少しトリミングして最悪のバンドを取り除きます。 |
プロのヒント：スマートフォンの映像には、CapCut（無料）やInShotのようなアプリが組み込みのスタビライザー機能を備えており、軽微な揺れ効果に対して効果的です。プロフェッショナルな映像には、DaVinci Resolve（無料）がPremiere Proのような高価なソフトウェアの優れた代替品です。
FAQ: CMOSローリングシャッターアーティファクトに関する一般的な質問
上記のガイドがあっても、まだ質問があるかもしれません。以下は、ローリングシャッターに関する最もよくある質問への回答です：
1. ローリングシャッターアーティファクトは完全に排除できますか？
いいえ—グローバルシャッターカメラを使用しない限り。しかし、高速読み出し速度、安定した撮影、そしてポストプロセッシングを利用することで、アーティファクトを目立たない程度まで減少させることができます。
2. ローリングシャッターは低光量で悪化しますか？
はい、時々です。低光量の中では、カメラはより多くの光を捉えるために長い露出時間を使用します。これは、センサーが各行を読み取るのに時間がかかることを意味し、上部行と下部行の間の遅延が増加します。その結果？ より目立つゼリー効果や歪みです。
3. アクションカメラ（GoProのような）は、ローリングシャッターが悪化しますか？
古いアクションカメラはそうでしたが、新しいモデル（GoPro Hero 12のように）は高速読み出し速度と、アーティファクトを最小限に抑える内蔵の「HyperSmooth」スタビライゼーションを備えています。しかし、アクションカメラは高い動きのシナリオ（サーフィン、スキーなど）でよく使用されるため、カメラをあまりにも速く動かすとアーティファクトが発生する可能性があります。
4. なぜ私の写真にはローリングシャッターアーティファクトがないのですか？
写真は一瞬の中で捉えられます—ローリングシャッターセンサーによっても。センサーはすべての行を同時に露光し（写真のために）、その後行ごとに読み取ります。露光が同時であるため、動きが歪みを引き起こす時間はありません。ローリングシャッターは、センサーが1秒間に複数のフレームをキャプチャしている動画にのみ影響します。
結論
CMOSローリングシャッターアーティファクトは一般的な厄介者ですが、映像にとって致命的なものではありません。それらの原因—ピクセル行間のタイミング遅延—を理解し、適切な技術（カメラの動きを遅くすること、スタビライザー、ポストプロセッシング）を使用することで、クリーンでプロフェッショナルな見た目のビデオを撮影することができます。
覚えておいてください：ローリングシャッターを修正するために高価な機材は必要ありません。このガイドのヒントに従えば、スマートフォンでも素晴らしい映像を作成できます。次回撮影する際は、ゼリー効果やバンディングに注意し、それらを避けるための予防策を使用してください。もしアーティファクトが発生してしまった場合、DaVinci ResolveやPremiere Proのようなポストプロセッシングツールが助けてくれるでしょう。
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