Русский
Артефакты сканирующего затвора CMOS: что это такое и как их исправить
Создано 11.12
Если вы когда-либо снимали видео быстро движущегося автомобиля, быстро поворачивали камеру по ландшафту или снимали под флуоресцентными лампами, вы могли заметить странные искажения: наклоненные здания, колеблющиеся объекты или мерцающие полосы. Это не ошибки вашей камеры — ониCMOS сканирующий затворартефакты, распространенное явление в большинстве современных камер (от смартфонов до зеркальных камер). В этом руководстве мы разберем, что такое роллинг-шаттер, почему возникают эти артефакты, как их распознать и, что наиболее важно, как их избежать или исправить. Независимо от того, являетесь ли вы создателем контента, видеоблогером или любителем фотографии, понимание роллинг-шаттера поможет вам запечатлеть более четкие и профессионально выглядящие кадры.
Что такое CMOS Rolling Shutter?
Чтобы понять артефакты сканирующего затвора, сначала нужно знать, как сенсор CMOS (комплементарный металл-оксидный полупроводник) захватывает изображения. В отличие от более старых сенсоров CCD (зарядно-связанный прибор), которые считывают все пиксели одновременно, сенсоры CMOS используют метод «сканирования», чтобы записывать данные.
Вот упрощенное объяснение:
1. Датчик начинает с экспонирования и считывания верхнего ряда пикселей.
2. Как только верхний ряд завершен, он перемещается вниз к следующему ряду и так далее — как сканер, движущийся по документу.
3. К тому времени, как сенсор завершит считывание нижнего ряда, верхний ряд был захвачен на несколько миллисекунд раньше.
Это задержка между чтением верхнего и нижнего рядов является ключевой. Когда камера или объект движется в течение этого крошечного окна, изображение искажается.
Роллинг шуттер против глобального шуттера: в чем разница?
Вы можете услышать, что «глобальный затвор» упоминается вместе с «катящимся затвором» — и на то есть веская причина. Глобальный затвор является противоположностью катящегося затвора и избегает большинства артефактов. Вот быстрое сравнение для прояснения:
Функция | CMOS Роллинг Шаттер | Глобальный затвор |
Как это работает | Читает пиксели построчно (сверху вниз). | Считывает все пиксели одновременно. |
Задержка между строками | Миллисекунды (вызывают искажение). | None (no distortion). |
Стоимость и размер | Дешевле, меньше (используется в большинстве потребительских камер). | Дороже, громоздче (используется в профессиональном оборудовании). |
Общие случаи использования | Смартфоны, зеркальные камеры, экшн-камеры. | Кинематографические камеры, камеры безопасности, дроны. |
Большинство потребительских устройств используют механизмы с роликовым затвором, потому что это более доступно и компактно. Компромисс? Эти раздражающие артефакты, которые мы собираемся объяснить.
4 самых распространенных артефактов сканирующего затвора CMOS
Артефакты роликового затвора проявляются по-разному, в зависимости от того, что движется (камера или объект) и окружающей среды. Ниже приведены четыре наиболее частые проблемы с примерами, которые помогут вам их распознать.
1. Эффект желе (Дрожание)
Эффект желе является самым известным артефактом роллингового затвора. Он возникает, когда камера движется быстро (например, при съемке во время ходьбы, быстром панорамировании) или вибрирует (например, при съемке с движущегося велосипеда).
• Что это выглядит: Прямые линии (как горизонт, дверной проем или уличный фонарь) изгибаются или «колеблются» как желе. Например, если вы бегаете, снимая здание, стены могут изгибаться внутрь или наружу.
• Почему это происходит: Когда камера движется вверх/вниз или влево/вправо, сенсор считывает строки пикселей в разное время. К моменту, когда он доходит до нижней строки, камера сместила свое положение — поэтому нижняя часть изображения выровнена иначе, чем верхняя.
• Общий сценарий: Съемка концерта, проходя через толпу, или использование смартфона для записи движущегося автомобиля с тротуара.
2. Наклон (Tilt)
Скос (также называемый "наклон" или "поворот") возникает, когда быстро движущийся объект пересекает кадр, а камера остается неподвижной.
• Что это выглядит: Объект кажется наклоненным или искривленным, даже если он должен быть прямым. Например, поезд, движущийся с превышением скорости, может выглядеть так, будто он наклоняется в одну сторону, или человек, бегущий мимо камеры, может иметь наклоненный торс.
• Почему это происходит: Объект движется так быстро, что к моменту, когда сенсор считывает нижний ряд пикселей, объект смещается влево или вправо. Это создает несоответствие между верхней и нижней частью объекта.
• Общий сценарий: Съемка гоночного автомобиля, мчащегося мимо, или птицы, быстро пролетающей по небу.
3. Вибрация (От Быстрого Вращения Камеры)
Это специфический тип эффекта желе, вызванный быстрым вращением камеры (например, вращение по кругу во время съемки или быстрое наклонение камеры вверх/вниз).
• Что это выглядит: Вся рамка «качает» или искажается, заставляя неподвижные объекты (такие как деревья или здания) казаться наклоненными или вращающимися. Например, если вы быстро наклоните телефон вверх, чтобы снять небоскреб, верхняя часть здания может отставать от нижней.
• Почему это происходит: Поворот камеры изменяет угол между чтением верхнего и нижнего рядов. Датчик не успевает за поворотом, поэтому изображение растягивается или искажается.
• Общий сценарий: Влогеры быстро поворачиваются, чтобы показать новую сцену, или кадры с экшн-камеры с трюком на скейтборде (например, 360-градусный поворот).
4. Бандинг (Мерцание)
Бандинг уникален, потому что он вызван источниками света, а не движением. Он происходит при съемке под светом, который мерцает с определенной частотой (даже если вы не можете увидеть мерцание своими глазами).
• Что это выглядит: Горизонтальные, чередующиеся светлые и темные полосы, которые прокручиваются вверх или вниз по рамке. Например, съемка комнаты с флуоресцентными лампами может оставить темные полосы на потолке.
• Почему это происходит: Большинство внутренних источников света (люминесцентные, светодиодные, галогенные) мерцают с частотой 50 Гц или 60 Гц (в зависимости от электрической сети вашей страны). Скорость считывания сенсора не совпадает с частотой мерцания света, поэтому некоторые строки подвергаются большему количеству света, чем другие.
• Общий сценарий: Съемка конференц-зала с флуоресцентными лампами или кухни с LED-подсветкой под шкафами.
Почему происходят эти артефакты? (Наука, упрощенная)
Вам не нужно иметь степень в области инженерии, чтобы понять коренную причину артефактов сканирующего затвора, но быстрое погружение в науку поможет вам избежать их. Основная проблема заключается во времени: сенсор не захватывает все изображение в один и тот же момент.
Вот два основных фактора, которые ухудшают артефакты:
1. Скорость считывания датчика: Медленные скорости считывания означают более длительную задержку между считыванием верхнего и нижнего рядов. Бюджетные камеры (например, старые смартфоны) часто имеют более медленные скорости считывания, поэтому они более подвержены эффекту желе или искажению. Новые, высококачественные камеры (например, флагманские iPhone или беззеркальные камеры) имеют более быстрые скорости считывания, что снижает артефакты.
2. Скорость движения: Чем быстрее движется камера или объект, тем более заметна деформация. Медленный панорамный снимок пейзажа может не вызвать проблем, но быстрый панорамный снимок вызовет. Аналогично, идущий человек может выглядеть нормально, но спринтер, вероятно, будет выглядеть искаженным.
Освещение также играет роль в образовании полос. Как упоминалось, лампы на 50 Гц/60 Гц мерцают в такт с вашей электрической сетью. Если частота кадров вашей камеры (например, 30 кадров в секунду, 60 кадров в секунду) не совпадает с этой частотой, сенсор улавливает мерцание как полосы.
Как избежать или исправить артефакты сканирующего затвора CMOS
Хорошая новость заключается в том, что вам не нужно покупать камеру с глобальным затвором за 10 000 долларов, чтобы исправить артефакты сканирующего затвора. Большинство проблем можно решить с помощью простых техник съемки или инструментов постобработки. Ниже приведены практические шаги как для предотвращения (во время съемки), так и для исправления (после съемки).
Часть 1: Предотвращение артефактов при съемке (Лучший подход)
Исправление артефактов на этапе постобработки полезно, но предотвращение их во время съемки всегда лучше — это экономит время и приводит к более качественным кадрам. Вот что нужно сделать:
1. Замедлите движение камеры: Лучший способ уменьшить эффект желе или дрожание — это двигать камерой медленнее. Избегайте быстрых панорам, наклонов или перемещений во время съемки. Если вам нужно двигаться, используйте штатив, гимбал или стабилизатор — эти инструменты удерживают камеру устойчиво и уменьшают резкие движения.
2. Избегайте быстро движущихся объектов (или измените угол съемки): Если вы снимаете быстро движущийся объект (например, велосипед), расположите камеру так, чтобы объект двигался параллельно направлению считывания сенсора (слева направо, а не вверх и вниз). Это уменьшает искажения. Например, снимайте велосипед, движущийся горизонтально по кадру, а не к камере или от нее.
3. Сопоставьте частоту кадров с частотой освещения: Чтобы устранить полосы, согласуйте частоту кадров вашей камеры с электрической сетью вашей страны:
◦ Если вы находитесь в стране с частотой 50 Гц (большинство стран Европы, Азии, Африки): Используйте 25 кадров в секунду или 50 кадров в секунду.
◦ Если вы находитесь в стране с частотой 60 Гц (США, Канада, Япония): Используйте 30fps или 60fps.
Большинство камер имеют настройку «анти-мерцание», которая делает это автоматически — включите её, если вы видите полосы.
1. Используйте естественный свет (когда это возможно): солнечный свет не мерцает, поэтому съемка на улице или рядом с окном полностью устраняет полосы. Если вам нужно снимать в помещении, используйте лампы накаливания (они мерцают меньше, чем светодиоды или флуоресцентные лампы) или добавьте рассеиватель, чтобы смягчить свет.
2. Выберите камеру с высокой скоростью считывания: Если вы ищете новую камеру, обратите внимание на модели с производительностью «быстрого сканирующего затвора» или «глобального затвора». Флагманские смартфоны (iPhone 15 Pro, Samsung Galaxy S24 Ultra) и беззеркальные камеры (Sony A7S III, Canon EOS R5) имеют высокую скорость считывания, что минимизирует артефакты.
Часть 2: Исправление артефактов в постобработке (если вы уже сняли)
Если у вас уже есть видеозапись с артефактами роллинговой затвора, не удаляйте её — вы можете исправить большинство проблем с помощью программного обеспечения для видеомонтажа. Ниже приведены лучшие инструменты и техники:
Артефакт | Инструменты для использования | Как это исправить |
Эффект желе | Adobe Premiere Pro, DaVinci Resolve, Final Cut Pro | Используйте инструмент «Warp Stabilizer» (Premiere) или «Rolling Shutter Correction» (DaVinci). Эти инструменты анализируют отснятый материал и выравнивают искаженные линии. |
Скос | Тот же, что и выше | Те же инструменты стабилизации работают для наклона. Для небольшого наклона используйте ползунок "Поворот", чтобы выпрямить объект. |
Бандинг | Adobe After Effects, DaVinci Resolve | Используйте фильтр «Удалить мерцание» (After Effects) или отрегулируйте «Гамму» или «Экспозицию», чтобы сгладить полосы. Для сильного бандинга немного обрежьте кадр, чтобы убрать самые заметные полосы. |
Совет профессионала: Для видео с смартфона приложения, такие как CapCut (бесплатно) или InShot, имеют встроенные инструменты стабилизации, которые хорошо справляются с незначительным эффектом желе. Для профессиональной съемки DaVinci Resolve (бесплатно) является отличной альтернативой дорогому программному обеспечению, такому как Premiere Pro.
Часто задаваемые вопросы: Общие вопросы о артефактах сканирующего затвора CMOS
Даже с вышеуказанным руководством у вас все равно могут возникнуть вопросы. Ниже приведены ответы на наиболее часто задаваемые вопросы о роликовом затворе:
1. Можно ли полностью устранить артефакты роликового затвора?
Нет — если только вы не используете камеру с глобальным затвором. Но с быстрыми скоростями считывания, стабильной съемкой и постобработкой вы можете уменьшить артефакты до такой степени, что они станут незаметными.
2. Является ли роллинг-шаттер хуже при низком освещении?
Да, иногда. В условиях низкой освещенности камеры используют более длительное время экспозиции, чтобы захватить больше света. Это означает, что сенсору требуется больше времени для считывания каждой строки, что увеличивает задержку между верхними и нижними строками. Результат? Более заметный эффект желе или искажение.
3. Действительно ли экшн-камеры (такие как GoPro) имеют худший эффект сканирующего затвора?
Старые экшн-камеры это делали, но новые модели (например, GoPro Hero 12) имеют быструю скорость считывания и встроенную стабилизацию "HyperSmooth", которая минимизирует артефакты. Однако экшн-камеры часто используются в сценариях с высокой подвижностью (серфинг, лыжи), поэтому артефакты все еще могут возникать, если вы двигаете камерой слишком быстро.
4. Почему на моих фотографиях нет артефактов сканирующего затвора?
Фотографии захватываются в один момент — даже с помощью сенсора с роллинг-шаттером. Сенсор экспонирует все строки одновременно (для фотографии), а затем считывает их построчно. Поскольку экспозиция происходит одновременно, нет времени для движения, чтобы вызвать искажение. Роллинг-шаттер влияет только на видео, где сенсор захватывает несколько кадров в секунду.
Заключение
Артефакты сканирования с помощью CMOS — это распространенное неудобство, но они не являются приговором для ваших видеозаписей. Поняв, что их вызывает — задержка времени между строками пикселей — и используя правильные техники (медленное движение камеры, стабилизаторы, постобработка), вы можете запечатлеть чистое, профессионально выглядящее видео.
Помните: вам не нужно дорогое оборудование, чтобы исправить эффект сканирующего затвора. Даже смартфон может снять отличное видео, если вы следуете советам в этом руководстве. В следующий раз, когда вы будете снимать, обращайте внимание на эффект желе или полосы, и используйте меры предосторожности, чтобы избежать их. Если у вас все же появятся артефакты, инструменты постобработки, такие как DaVinci Resolve или Premiere Pro, могут спасти ситуацию.
Вы сталкивались с артефактами роллинговой затворки в ваших записях? Поделитесь своим опытом в комментариях ниже — нам будет интересно узнать, как вы их исправили!
Контакт
Оставьте свои контактные данные, и мы свяжемся с вами.
WhatsApp
WeChat