Polski
CMOS Rolling Shutter Artifacts Explained: What They Are and How to Fix Them
Utworzono 11.12
Jeśli kiedykolwiek nagrywałeś wideo szybko poruszającego się samochodu, szybko przesuwałeś kamerę po krajobrazie lub filmowałeś pod światłami fluorescencyjnymi, mogłeś zauważyć dziwne zniekształcenia: przechylone budynki, chwiejne obiekty lub migoczące pasy. To nie są błędy w twojej kamerze—one sąCMOS migawka rollingartefakty, powszechne zjawisko w większości nowoczesnych aparatów (od smartfonów po lustrzanki cyfrowe). W tym przewodniku omówimy, czym jest migawka rolling, dlaczego te artefakty się pojawiają, jak je rozpoznać, a co najważniejsze, jak ich unikać lub naprawiać. Niezależnie od tego, czy jesteś twórcą treści, vlogerem, czy amatorskim fotografem, zrozumienie migawki rolling pomoże Ci uchwycić ostrzejsze, bardziej profesjonalnie wyglądające materiały wideo.
Czym właściwie jest migawka CMOS?
Aby zrozumieć artefakty migawki rolling shutter, najpierw musisz wiedzieć, jak czujnik CMOS (komplementarny metalowo-tlenkowy półprzewodnik) rejestruje obrazy. W przeciwieństwie do starszych czujników CCD (urządzenie sprzężone ładunkowo), które odczytują wszystkie piksele jednocześnie, czujniki CMOS używają metody „rolling” do rejestrowania danych.
Oto uproszczony podział:
1. Czujnik zaczyna od odsłonięcia i odczytania górnego wiersza pikseli.
2. Gdy górny wiersz jest gotowy, przechodzi do następnego wiersza, i tak dalej—jak skaner przesuwający się po dokumencie.
3. Kiedy czujnik kończy odczytywanie dolnego wiersza, górny wiersz został zarejestrowany kilka milisekund wcześniej.
To opóźnienie między odczytem górnego a dolnym wierszem jest kluczowe. Gdy kamera lub obiekt porusza się w tym małym oknie, obraz ulega zniekształceniu.
Rolling Shutter vs. Global Shutter: Jaka jest różnica?
Możesz usłyszeć, że „globalna migawka” jest wspomniana obok migawki rolling—i to z dobrego powodu. Globalna migawka jest przeciwieństwem migawki rolling i unika większości artefaktów. Oto szybkie porównanie, aby to wyjaśnić:
Funkcja | CMOS Rolling Shutter | Global Shutter |
Jak to działa | Czyta piksele wierszami (od góry do dołu). | Odczytuje wszystkie piksele jednocześnie. |
Opóźnienie między wierszami | Milisekundy (powodują zniekształcenia). | Brak (brak zniekształceń). |
Koszt i rozmiar | Tańsze, mniejsze (używane w większości kamer dla konsumentów). | Droższe, bardziej nieporęczne (używane w profesjonalnym sprzęcie). |
Typowe przypadki użycia | Smartfony, lustrzanki cyfrowe, kamery sportowe. | Kamery filmowe, kamery bezpieczeństwa, drony. |
Większość urządzeń konsumenckich korzysta z migawki rolling, ponieważ jest to tańsze i bardziej kompaktowe rozwiązanie. A co za tym idzie? Te irytujące artefakty, które zaraz wyjaśnimy.
4 Najczęstsze Artefakty Migawki CMOS
Artefakty migawki rolkowej manifestują się na różne sposoby, w zależności od tego, co się porusza (kamera lub obiekt) oraz od otoczenia. Poniżej przedstawiono cztery najczęstsze problemy, z przykładami, które pomogą Ci je rozpoznać.
1. Efekt Jello (Wobble)
Efekt galaretki jest najbardziej znanym artefaktem migawki przesuwnej. Występuje, gdy kamera porusza się szybko (np. chodzenie podczas nagrywania, szybkie panoramowanie) lub wibruje (np. nagrywanie z poruszającego się roweru).
• Jak to wygląda: Proste linie (jak horyzont, framuga drzwi lub latarnia) wyginają się lub „falują” jak galaretka. Na przykład, jeśli biegniesz, filmując budynek, ściany mogą się wyginać do wewnątrz lub na zewnątrz.
• Dlaczego to się dzieje: Gdy kamera porusza się w górę/dół lub w lewo/prawo, czujnik odczytuje rzędy pikseli w różnych momentach. Kiedy dotrze do dolnego rzędu, kamera zmieniła pozycję—więc dół obrazu jest wyrównany inaczej niż góra.
• Typowy scenariusz: Kręcenie koncertu podczas przechodzenia przez tłum lub używanie smartfona do nagrywania poruszającego się samochodu z chodnika.
2. Skew (Przechylenie)
Skew (nazywany również „nachyleniem” lub „przechyleniem”) występuje, gdy szybko poruszający się obiekt przekracza kadr, a kamera pozostaje nieruchoma.
• Jak to wygląda: Temat wydaje się być przechylony lub pochylony, nawet jeśli powinien być prosty. Na przykład, pędzący pociąg może wyglądać, jakby przechylał się na jedną stronę, lub osoba biegnąca obok kamery może mieć pochyloną sylwetkę.
• Dlaczego to się dzieje: Obiekt porusza się tak szybko, że w momencie, gdy czujnik odczytuje dolny rząd pikseli, obiekt przesunął się w lewo lub w prawo. To powoduje niedopasowanie między górną a dolną częścią obiektu.
• Typowy scenariusz: Filmowanie wyścigowego samochodu pędzącego obok, lub ptaka szybko przelatującego przez niebo.
3. Wobble (Z szybkiej rotacji kamery)
To jest specyficzny rodzaj efektu galaretki spowodowany szybkim obracaniem kamery (np. kręcąc się w kółko podczas nagrywania lub szybko przechylając kamerę w górę/w dół).
• Jak to wygląda: Cała ramka „chwieje się” lub zniekształca, sprawiając, że nieruchome obiekty (takie jak drzewa czy budynki) wydają się przechylać lub obracać. Na przykład, jeśli szybko przechylisz telefon w górę, aby nagrać wieżowiec, górna część budynku może opóźniać się w stosunku do dolnej.
• Dlaczego to się dzieje: Obracanie kamery zmienia jej kąt między odczytem górnego a dolnego wiersza. Czujnik nie nadąża za obrotem, więc obraz zostaje rozciągnięty lub zniekształcony.
• Typowy scenariusz: Vloggerzy szybko przechodzą do pokazania nowej sceny lub materiału z kamery akcji z triku na deskorolce (takiego jak obrót 360 stopni).
4. Banding (Migotanie)
Banding jest unikalny, ponieważ jest spowodowany źródłami światła, a nie ruchem. Występuje podczas filmowania pod światłami, które migoczą z określoną częstotliwością (nawet jeśli nie możesz dostrzec migotania gołym okiem).
• Jak to wygląda: Poziome, naprzemienne jasne i ciemne pasy, które przewijają się w górę lub w dół ramki. Na przykład, filmowanie pokoju z lampami fluorescencyjnymi może pozostawić ciemne pasy na suficie.
• Dlaczego to się dzieje: Większość świateł wewnętrznych (fluorescencyjnych, LED, halogenowych) migocze z częstotliwością 50Hz lub 60Hz (w zależności od sieci elektrycznej w twoim kraju). Prędkość odczytu sensora nie pasuje do częstotliwości migotania światła, więc niektóre rzędy są wystawione na większą ilość światła niż inne.
• Typowy scenariusz: Filmowanie sali konferencyjnej z lampami fluorescencyjnymi lub kuchni z oświetleniem LED pod szafkami.
Dlaczego te artefakty się pojawiają? (Nauka, uproszczona)
Nie potrzebujesz dyplomu inżyniera, aby zrozumieć przyczynę artefaktów migawki rolkowej — ale szybkie zanurzenie się w naukę pomoże Ci ich uniknąć. Kluczowym problemem jest czas: czujnik nie rejestruje całego obrazu w tym samym momencie.
Oto dwa główne czynniki, które pogarszają artefakty:
1. Prędkość odczytu czujnika: Wolne prędkości odczytu oznaczają dłuższe opóźnienie między odczytem górnego a dolnym wierszem. Budżetowe aparaty (takie jak starsze smartfony) często mają wolniejsze prędkości odczytu, więc są bardziej podatne na efekt galaretki lub zniekształcenia. Nowsze, wysokiej klasy aparaty (takie jak flagowe iPhone'y lub aparaty bezlusterkowe) mają szybsze prędkości odczytu, co redukuje artefakty.
2. Ruchomość: Im szybciej porusza się kamera lub obiekt, tym bardziej zauważalne jest zniekształcenie. Powolne przesuwanie kamery po krajobrazie może nie powodować problemów, ale szybkie przesunięcie już tak. Podobnie, chodząca osoba może wyglądać normalnie, ale biegacz prawdopodobnie będzie wyglądał na zniekształconego.
Oświetlenie odgrywa również rolę w bandingu. Jak wspomniano, światła 50Hz/60Hz migoczą w synchronizacji z twoją siecią elektryczną. Jeśli liczba klatek na sekundę twojej kamery (np. 30fps, 60fps) nie jest zgodna z tą częstotliwością, czujnik rejestruje migotanie jako pasy.
Jak unikać lub naprawiać artefakty migawki CMOS
Dobra wiadomość jest taka: nie musisz kupować kamery z globalną migawką za 10 000 dolarów, aby naprawić artefakty migawki rolling. Większość problemów można rozwiązać za pomocą prostych technik filmowania lub narzędzi do postprodukcji. Poniżej znajdują się konkretne kroki zarówno do zapobiegania (podczas filmowania), jak i do korekcji (po filmowaniu).
Część 1: Zapobieganie artefaktom podczas filmowania (Najlepsze podejście)
Naprawa artefaktów w postprodukcji jest pomocna, ale zapobieganie im podczas filmowania jest zawsze lepsze — oszczędza czas i skutkuje wyższej jakości materiałem. Oto co należy zrobić:
1. Zwolnij ruch kamery: Najlepszym sposobem na zredukowanie efektu galaretki lub drgań jest poruszanie kamerą wolniej. Unikaj szybkich panoram, przechyleń lub chodzenia podczas nagrywania. Jeśli musisz się poruszać, użyj statywu, gimbala lub stabilizatora — te narzędzia utrzymują kamerę w stabilnej pozycji i redukują nagłe ruchy.
2. Unikaj szybko poruszających się obiektów (lub dostosuj swój kąt): Jeśli filmujesz szybko poruszający się obiekt (jak rower), ustaw kamerę tak, aby obiekt poruszał się równolegle do kierunku odczytu sensora (z lewej do prawej, a nie w górę i w dół). To zmniejsza zniekształcenia. Na przykład, filmuj rower jadący poziomo przez kadr zamiast w kierunku do kamery lub od niej.
3. Dopasuj częstotliwość klatek do częstotliwości oświetlenia: Aby naprawić pasy, dostosuj częstotliwość klatek swojej kamery do sieci elektrycznej w swoim kraju:
◦ Jeśli jesteś w kraju o częstotliwości 50Hz (większość Europy, Azji, Afryki): Użyj 25fps lub 50fps.
◦ Jeśli jesteś w kraju o częstotliwości 60Hz (USA, Kanada, Japonia): Użyj 30fps lub 60fps.
Większość aparatów ma ustawienie „anty-flicker”, które robi to automatycznie — włącz je, jeśli zauważysz pasy.
1. Używaj naturalnego światła (gdy to możliwe): Światło słoneczne nie migocze, więc nagrywanie na zewnątrz lub w pobliżu okna całkowicie redukuje banding. Jeśli musisz nagrywać w pomieszczeniu, użyj żarówek żarowych (migoczą mniej niż LED-y lub świetlówki) lub dodaj dyfuzor, aby złagodzić światło.
2. Wybierz aparat z szybkim czasem odczytu: Jeśli szukasz nowego aparatu, zwróć uwagę na modele o wydajności „szybkiej migawki” lub „podobnej do globalnej migawki”. Flagowe smartfony (iPhone 15 Pro, Samsung Galaxy S24 Ultra) oraz aparaty bezlusterkowe (Sony A7S III, Canon EOS R5) mają szybkie czasy odczytu, które minimalizują artefakty.
Część 2: Naprawa artefaktów w postprodukcji (jeśli już nagrałeś)
Jeśli już masz nagrania z artefaktami migotania migawki, nie usuwaj ich—możesz naprawić większość problemów za pomocą oprogramowania do edycji wideo. Poniżej znajdują się najlepsze narzędzia i techniki:
Artefakt | Narzędzia do użycia | Jak to naprawić |
Jello Effect | Adobe Premiere Pro, DaVinci Resolve, Final Cut Pro | Użyj narzędzia „Warp Stabilizer” (Premiere) lub „Rolling Shutter Correction” (DaVinci). Te narzędzia analizują materiał i prostują zniekształcone linie. |
Skew | Tak jak powyżej | Te same narzędzia stabilizujące działają dla przechyłu. W przypadku drobnego przechyłu użyj suwaka „Obrót”, aby wyprostować obiekt. |
Banding | Adobe After Effects, DaVinci Resolve | Użyj filtru „Usuń migotanie” (After Effects) lub dostosuj „Gamma” lub „Ekspozycję”, aby wygładzić pasma. W przypadku poważnego pasmowania, przytnij kadr nieco, aby usunąć najgorsze pasma. |
Pro Tip: Dla nagrań ze smartfona aplikacje takie jak CapCut (darmowe) lub InShot mają wbudowane narzędzia stabilizujące, które dobrze radzą sobie z drobnym efektem galaretki. Dla profesjonalnych nagrań DaVinci Resolve (darmowe) jest świetną alternatywą dla drogiego oprogramowania takiego jak Premiere Pro.
FAQ: Często Zadawane Pytania dotyczące Artefaktów Migawki CMOS
Nawet z powyższym przewodnikiem, możesz mieć nadal pytania. Poniżej znajdują się odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące migawki rolling shutter:
1. Czy artefakty migawki rolkowej można całkowicie wyeliminować?
Nie — chyba że używasz aparatu z globalną migawką. Ale przy szybkim odczycie, stabilnym filmowaniu i postprodukcji możesz zredukować artefakty do poziomu, w którym stają się niezauważalne.
2. Czy migawka rolling jest gorsza w słabym świetle?
Tak, czasami. W słabym świetle aparaty używają dłuższych czasów naświetlania, aby uchwycić więcej światła. Oznacza to, że czujnik potrzebuje więcej czasu na odczytanie każdego wiersza, co zwiększa opóźnienie między górnym a dolnym wierszem. Efekt? Bardziej zauważalny efekt galaretki lub zniekształcenie.
3. Czy kamery akcji (takie jak GoPro) mają gorszy efekt rolling shutter?
Starsze kamery sportowe to robiły, ale nowsze modele (takie jak GoPro Hero 12) mają szybkie prędkości odczytu i wbudowaną stabilizację „HyperSmooth”, która minimalizuje artefakty. Jednak kamery sportowe często są używane w scenariuszach z dużym ruchem (surfing, narciarstwo), więc artefakty mogą się nadal pojawiać, jeśli poruszysz kamerą zbyt szybko.
4. Dlaczego moje zdjęcia nie mają artefaktów migawki rolling?
Zdjęcia są uchwycone w jednej chwili — nawet przez czujnik z migawką przesuwającą. Czujnik naświetla wszystkie wiersze w tym samym czasie (dla zdjęcia), a następnie odczytuje je wiersz po wierszu. Ponieważ naświetlenie jest jednoczesne, nie ma czasu, aby ruch spowodował zniekształcenie. Migawka przesuwająca wpływa tylko na wideo, gdzie czujnik rejestruje wiele klatek na sekundę.
Wniosek
Artefakty migawki rolling CMOS są powszechnym problemem, ale nie są wyrokiem śmierci dla twojego materiału. Rozumiejąc, co je powoduje—opóźnienia czasowe między wierszami pikseli—i stosując odpowiednie techniki (wolny ruch kamery, stabilizatory, postprodukcja), możesz uchwycić czyste, profesjonalnie wyglądające wideo.
Pamiętaj: nie potrzebujesz drogiego sprzętu, aby naprawić efekt rolling shutter. Nawet smartfon może nagrać świetny materiał, jeśli zastosujesz się do wskazówek zawartych w tym przewodniku. Następnym razem, gdy będziesz filmować, zwróć uwagę na efekt jello lub banding i skorzystaj z kroków zapobiegawczych, aby ich uniknąć. Jeśli jednak skończysz z artefaktami, narzędzia do postprodukcji, takie jak DaVinci Resolve lub Premiere Pro, mogą uratować sytuację.
Czy miałeś do czynienia z artefaktami migawki w swoich nagraniach? Podziel się swoim doświadczeniem w komentarzach poniżej—chętnie usłyszymy, jak je naprawiłeś!
Kontakt
Podaj swoje informacje, a skontaktujemy się z Tobą.
WhatsApp
WeChat