Tiếng Việt
Hạn chế của Rolling Shutter trong Ảnh Chụp Tốc Độ Cao: Những gì bạn cần biết
Tạo vào 09.26
Trong thế giới của hình ảnh tốc độ cao, việc ghi lại các đối tượng chuyển động nhanh một cách rõ ràng vừa là một nghệ thuật vừa là một khoa học. Từ nhiếp ảnh thể thao ghi lại bước chạy cuối cùng của một vận động viên cho đến các camera công nghiệp giám sát các dây chuyền lắp ráp nhanh, nhu cầu về hình ảnh tốc độ cao sắc nét và chính xác chưa bao giờ cao như hiện nay. Tuy nhiên, dưới bề mặt của nhiều công nghệ hiện đạimáy ảnhnằm một công nghệ có thể làm suy yếu ngay cả những cú chụp cẩn thận nhất: màn trập cuộn.
Trong khi cửa cuốn rất phổ biến trên điện thoại thông minh, người tiêu dùngmáy ảnh, và thậm chí một số thiết bị chuyên nghiệp, thiết kế của chúng tạo ra những thách thức độc đáo trong các tình huống tốc độ cao. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ phân tích cách mà màn trập cuộn hoạt động, những hạn chế chính của chúng trong việc chụp ảnh tốc độ cao, và tại sao việc hiểu những khuyết điểm này lại quan trọng đối với bất kỳ ai tìm kiếm độ chính xác trong nhiếp ảnh hoặc quay video nhanh.
Cảm biến cuộn là gì và nó khác gì so với cảm biến toàn cầu?
Để nắm bắt những hạn chế của màn trập cuộn, trước tiên cần hiểu cách chúng hoạt động - đặc biệt là so với đối tác mạnh mẽ hơn của chúng, màn trập toàn cầu.
Một màn trập toàn cầu phơi sáng toàn bộ cảm biến hình ảnh cùng một lúc. Khi bạn nhấn nút chụp, mỗi pixel trên cảm biến sẽ thu nhận ánh sáng đồng thời trong cùng một khoảng thời gian, sau đó dừng ghi lại vào cùng một thời điểm. Cách tiếp cận “tất cả cùng một lúc” này là lý tưởng cho các đối tượng chuyển động nhanh: nó đóng băng chuyển động một cách đồng đều, không bị biến dạng, khiến nó trở thành tiêu chuẩn vàng cho hình ảnh khoa học, phát sóng thể thao và robot.
Một màn trập cuộn, ngược lại, phơi sáng cảm biến theo thứ tự. Thay vì ghi lại toàn bộ khung hình cùng một lúc, nó quét cảm biến từng dòng một (hoặc từng hàng một) từ trên xuống dưới (hoặc từ bên này sang bên kia). Mỗi hàng pixel bắt đầu và dừng ghi lại ánh sáng vào những thời điểm hơi khác nhau—thường chỉ cách nhau vài micro giây, nhưng đủ để tạo ra các hiện tượng nhìn thấy được khi các đối tượng (hoặc chính camera) di chuyển nhanh.
Thiết kế này rẻ hơn để sản xuất và tiêu thụ ít năng lượng hơn, đó là lý do tại sao nó phổ biến trong các điện thoại thông minh, máy ảnh DSLR và máy ảnh không gương nhắm đến người tiêu dùng phổ thông. Đối với các cảnh tĩnh hoặc chuyển động chậm, màn trập cuộn hoạt động tốt - bạn có thể sẽ không bao giờ nhận thấy sự khác biệt. Nhưng trong hình ảnh tốc độ cao, tính chất tuần tự của chúng trở thành một điểm yếu nghiêm trọng.
Các giới hạn chính của màn trập cuộn trong các tình huống tốc độ cao
Trong các môi trường tốc độ cao—nơi mà các đối tượng di chuyển nhanh hơn tốc độ mà màn trập có thể quét cảm biến—màn trập cuộn gây ra những biến dạng có thể dự đoán nhưng vẫn gây vấn đề. Hãy cùng khám phá những vấn đề phổ biến nhất và lý do tại sao chúng xảy ra.
1. Hiệu ứng “Jello”: Biến dạng do chuyển động của máy ảnh hoặc đối tượng
Hiệu ứng cuộn màn trập dễ nhận biết nhất là hiệu ứng jello (hoặc hiệu ứng jelly), được đặt tên theo cách mà nó biến các đường thẳng thành các hình dạng gợn sóng, giống như thạch. Điều này xảy ra khi camera hoặc đối tượng di chuyển đáng kể trong quá trình quét cảm biến.
Xin lỗi, nhưng bạn chưa cung cấp nội dung cần dịch. Vui lòng cung cấp văn bản mà bạn muốn tôi dịch sang tiếng Việt.
• Một người dùng smartphone quay nhanh để ghi lại một chiếc xe đua sẽ nhận thấy thân xe hoặc đường chân trời phía sau uốn cong như một làn sóng.
• Một chiếc drone ghi lại một đám đông di chuyển nhanh có thể cho thấy đầu hoặc vai của mọi người bị kéo dài hoặc nghiêng, khi chuyển động của camera vượt quá tốc độ quét của cảm biến.
Tại sao điều này xảy ra? Khi màn trập cuộn từ trên xuống dưới, mỗi hàng sẽ ghi lại đối tượng ở một thời điểm hơi muộn hơn. Nếu máy ảnh hoặc đối tượng di chuyển vị trí trong quá trình quét này, hàng trên cùng ghi lại đối tượng ở một vị trí, trong khi hàng dưới cùng ghi lại nó ở một vị trí khác. Kết quả là một hình ảnh bị biến dạng, không đồng đều, phá vỡ ảo giác về một khoảnh khắc đơn lẻ, đông cứng.
2. Nghiêng và Nghiêng trong Các Đối Tượng Di Chuyển Nhanh
Khi một đối tượng di chuyển theo chiều ngang (vuông góc với hướng quét của màn trập cuộn), màn trập cuộn thường tạo ra sự biến dạng nghiêng - làm cho các đường thẳng, thẳng đứng có vẻ bị nghiêng.
Hãy tưởng tượng chụp ảnh một chiếc tàu cao tốc đang chạy nhanh từ phía trước bằng một chiếc máy ảnh có màn trập cuộn. Chiếc tàu đang di chuyển từ trái sang phải khi màn trập quét từ trên xuống dưới. Khi màn trập đến hàng dưới cùng của cảm biến, chiếc tàu đã di chuyển một chút sang bên phải. Phần trên của chiếc tàu căn chỉnh với vị trí của nó ở đầu quét, trong khi phần dưới căn chỉnh với vị trí của nó ở cuối—kết quả là một chiếc tàu trông có vẻ nghiêng, như thể nó đang nghiêng vào một khúc cua.
Hiệu ứng này đặc biệt gây vấn đề trong các môi trường công nghiệp, nơi các kỹ sư sử dụng camera tốc độ cao để đo vị trí hoặc góc của các bộ phận chuyển động nhanh (ví dụ: băng tải, bánh răng quay). Một hình ảnh bị lệch có thể dẫn đến các phép đo không chính xác, ảnh hưởng đến kiểm soát chất lượng hoặc kiểm tra an toàn.
3. Phơi bày một phần và Mờ chuyển động
Trong hình ảnh tốc độ cao, ngay cả những độ trễ nhỏ cũng quan trọng. Cửa chập cuốn phơi sáng mỗi hàng trong cùng một khoảng thời gian tổng thể (ví dụ: 1/1000 giây), nhưng vì chúng bắt đầu theo thứ tự, một đối tượng di chuyển nhanh có thể ra khỏi khung hình trước khi quá trình quét hoàn tất. Điều này tạo ra các phơi sáng một phần, nơi các phần của đối tượng bị cắt hoặc mờ.
Xem xét một con chim bay qua camera với tốc độ cao. Các hàng trên cùng của cảm biến ghi lại con chim một cách đầy đủ, nhưng khi màn trập đến các hàng dưới cùng, con chim đã bay ra khỏi khung hình—để lại phần dưới của hình ảnh trống rỗng hoặc chỉ hiển thị một chiếc lông đuôi mờ.
Trong nghiên cứu khoa học—chẳng hạn như nghiên cứu về chuyến bay của côn trùng hoặc chuyển động của vật thể—các phơi sáng một phần có thể làm cho dữ liệu trở nên vô dụng. Các nhà nghiên cứu phụ thuộc vào những hình ảnh hoàn chỉnh, sắc nét để phân tích các mẫu chuyển động, và các hiện tượng cuộn màn trập tạo ra các biến số làm sai lệch kết quả.
4. Ánh sáng không đồng nhất trong các môi trường thay đổi nhanh chóng
Cửa cuốn gặp khó khăn với các nguồn sáng thay đổi nhanh chóng, chẳng hạn như đèn LED nhấp nháy, đèn flash, hoặc ánh sáng mặt trời chiếu qua lá cây di chuyển. Bởi vì mỗi hàng được tiếp xúc vào những thời điểm khác nhau, một số hàng có thể ghi lại một ánh sáng chói, trong khi những hàng khác ghi lại cảnh vật trong ánh sáng mờ hơn—tạo ra hiện tượng sọc hoặc độ sáng không đồng đều trên khung hình.
Đây là một vấn đề phổ biến trong nhiếp ảnh thể thao trong nhà, nơi ánh sáng sân vận động thường nhấp nháy ở tần số 50-60Hz (phù hợp với tần số lưới điện). Một chiếc máy ảnh có màn trập cuộn quét một sân bóng rổ có thể ghi lại các dải sáng và tối xen kẽ, vì các hàng được phơi sáng trong giai đoạn ánh sáng "bật" xuất hiện sáng hơn so với những hàng được phơi sáng trong giai đoạn "tắt".
Đối với những người sáng tạo nội dung, sự không nhất quán này làm hỏng dòng chảy hình ảnh của một video hoặc một loạt ảnh. Đối với các kỹ sư sử dụng camera tốc độ cao để giám sát máy móc dưới ánh sáng nhấp nháy, nó có thể làm mờ đi những chi tiết quan trọng (ví dụ, một chiếc răng bánh răng bị lệch) trong các dải tối.
5. Cửa trập cuốn so với Đồng bộ đèn flash
Nhiếp ảnh flash phụ thuộc vào thời gian chính xác: đèn flash phải được kích hoạt trong khi cảm biến hoàn toàn được phơi sáng để ghi lại một hình ảnh sắc nét. Với các màn trập toàn cầu, điều này rất đơn giản - toàn bộ cảm biến hoạt động cùng một lúc, vì vậy đèn flash có thể được kích hoạt một lần để có độ phơi sáng đồng đều.
Cửa cuốn, tuy nhiên, không thể đồng bộ với đèn flash một cách hoàn hảo. Nếu một đèn flash được kích hoạt trong quá trình quét, chỉ những hàng được chiếu sáng vào đúng thời điểm đó mới thu được ánh sáng của đèn flash. Những hàng được quét trước hoặc sau sẽ tối hơn, dẫn đến việc phơi sáng một phần của đèn flash - một dải sáng trên hình ảnh, với phần còn lại bị phơi sáng kém.
Sự hạn chế này là một cơn đau đầu cho các nhiếp ảnh gia sự kiện chụp những khoảnh khắc nhanh chóng (ví dụ, điệu nhảy đầu tiên trong đám cưới, một buổi hòa nhạc mosh pit) với đèn flash. Ngay cả những đèn flash tốc độ cao cũng gặp khó khăn trong việc khớp với tốc độ quét của màn trập cuộn, để lại những bức ảnh có ánh sáng không đồng đều.
Khi nào những hạn chế này quan trọng nhất?
Hiện tượng méo hình cuộn không phải lúc nào cũng gây vấn đề—ngữ cảnh là yếu tố quan trọng. Chúng trở nên dễ nhận thấy nhất (và tốn kém) trong các tình huống mà:
• Các đối tượng di chuyển với tốc độ cực nhanh: Hãy nghĩ đến xe đua, viên đạn hoặc các vật rơi.
• Camera di chuyển nhanh: Ví dụ bao gồm cảnh quay từ drone, các cảnh hành động cầm tay, hoặc camera gắn trên các phương tiện di chuyển.
• Độ chính xác là rất quan trọng: Nghiên cứu khoa học, kiểm tra công nghiệp hoặc phân tích chuyển động phụ thuộc vào dữ liệu chính xác, không bị biến dạng.
• Ánh sáng không ổn định: Môi trường có ánh sáng nhấp nháy hoặc thay đổi ánh sáng nhanh chóng làm tăng cường hiện tượng băng nhóm.
Ngược lại, đối với chân dung tĩnh, nhiếp ảnh phong cảnh, hoặc video chuyển động chậm (ví dụ: một hướng dẫn nấu ăn), màn trập cuộn hoạt động rất tốt - những hạn chế của chúng gần như không thể nhận thấy.
Giảm thiểu Hạn chế của Cửa Trập Lăn: Các Giải Pháp và Biện Pháp
Trong khi cửa cuốn không thể sánh bằng cửa chớp toàn cầu về độ chính xác tốc độ cao, có những cách để giảm thiểu tác động của chúng:
• Sử dụng tốc độ màn trập nhanh hơn: Thời gian phơi sáng ngắn hơn giảm thiểu khoảng thời gian cho sự chuyển động trong quá trình quét, giảm thiểu sự biến dạng. Ví dụ, một lần phơi sáng 1/4000 giây để lại ít thời gian hơn cho một đối tượng di chuyển so với một lần phơi sáng 1/500 giây.
• Cố định camera: Giá ba chân, gimbal, hoặc giá cố định giảm chuyển động của camera, một nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng jello.
• Tránh quay theo các đối tượng di chuyển nhanh: Thay vì di chuyển máy ảnh để theo dõi một đối tượng, hãy để đối tượng di chuyển qua một khung hình tĩnh.
• Công cụ hậu kỳ: Phần mềm như Adobe Premiere Pro hoặc DaVinci Resolve cung cấp bộ lọc sửa lỗi trượt cuộn, có thể giảm thiểu hiệu ứng nghiêng hoặc hiệu ứng jello (mặc dù kết quả có thể khác nhau và có thể gây ra một chút mờ).
• Nâng cấp lên camera màn trập toàn cầu: Đối với sử dụng chuyên nghiệp hoặc khoa học, việc đầu tư vào camera màn trập toàn cầu loại bỏ hoàn toàn những vấn đề này—mặc dù chúng đi kèm với mức giá cao hơn.
Tương Lai của Cửa Cuốn trong Hình Ảnh Tốc Độ Cao
Khi công nghệ phát triển, các nhà sản xuất đang tìm cách giảm thiểu các lỗi của màn trập cuộn. Các thiết kế cảm biến mới, chẳng hạn như màn trập cuộn điện tử với tốc độ quét nhanh hơn, giảm thời gian giữa các lần phơi sáng hàng, làm cho các hiện tượng không mong muốn ít nổi bật hơn. Một số smartphone hiện nay quảng cáo "chế độ màn trập toàn cầu" cho video, mặc dù những chế độ này thường sử dụng các thủ thuật phần mềm thay vì phần cứng màn trập toàn cầu thực sự.
Đối với hầu hết người tiêu dùng, cửa cuốn sẽ vẫn là tiêu chuẩn—chi phí và hiệu suất năng lượng của chúng quá quý giá để thay thế hoàn toàn. Nhưng đối với các ngành công nghiệp mà độ chính xác quan trọng, cửa chớp toàn cầu (và các lựa chọn mới nổi như cảm biến xếp chồng) sẽ tiếp tục chiếm ưu thế.
Kết luận: Hiểu Rõ Về Cửa Sập Để Có Kết Quả Tốc Độ Cao Tốt Hơn
Cửa cuốn là một con dao hai lưỡi: chúng làm cho các máy ảnh chất lượng cao trở nên phải chăng và dễ tiếp cận, nhưng việc quét tuần tự của chúng tạo ra những thách thức độc đáo trong các tình huống chuyển động nhanh. Từ hiệu ứng jello đến các phép đo bị lệch, những hạn chế này có thể làm tổn hại mọi thứ từ một bức ảnh thể thao đến dữ liệu khoa học quan trọng.
Bằng cách hiểu cách hoạt động của màn trập cuốn và khi nào những khuyết điểm của chúng trở nên vấn đề, bạn có thể đưa ra những lựa chọn thông minh hơn—dù bạn đang chọn một chiếc máy ảnh, điều chỉnh kỹ thuật chụp của mình, hay đầu tư vào các công cụ xử lý hậu kỳ. Đối với việc sử dụng thông thường, màn trập cuốn là đủ. Nhưng khi tốc độ và độ chính xác là không thể thương lượng, nhận ra những hạn chế của chúng là bước đầu tiên để ghi lại những hình ảnh sắc nét, đáng tin cậy mà bạn cần.
Liên hệ
Để lại thông tin của bạn và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.
WhatsApp
WeChat