Роллинг шаттер что это в фотоаппаратах

Global shutter vs Rolling shutter: подробный разбор

Rolling shutter (Скользящий затвор) и Global shutter (Глобальный затвор) описывают две различные последовательности, с помощью которых изображение может считываться с датчика CMOS. В режиме скользящего затвора различные линии массива экспонируются в разное время, когда считываемая «волна» проходит через датчик, тогда как в режиме глобального затвора каждый пиксель в датчике начинает и заканчивает экспозицию одновременно (схематично, это можно увидеть на рисунке 1).

Рисунок 1.Принцип действия.

Режим скользящего затвора (Rolling Shutter)

Режим скользящего затвора, по сути, означает, что смежные ряды массива экспонируются в несколько разное время, когда считываемые «волны» проходят через каждую половину датчика. То есть каждая строка будет начинать и заканчивать свою экспозицию, слегка смещенную по времени от соседней строки. При максимальной скорости считывания 560 МГц это смещение между выдержками в соседних рядах составляет 10 мкс. Механизм считывания показан на рисунке 1. С точки зрения показаний датчик разделен пополам по горизонтали, и каждый столбец считывается параллельно, строка за строкой. При съемке серии изображений с помощью Rolling Shutter можно работать в режиме непрерывного «перекрытия», в результате чего, после считывания каждой строки он сразу входит в следующую экспозицию. Это обеспечивает рабочий цикл на 100%, что означает, что между экспозициями не теряется время и, что еще важнее, не теряются фотоны. При максимальной частоте кадров для данной скорости считывания (например, 100 кадров в секунду при 560 МГц) датчик непрерывно считывает данные в режиме перекрытия, т. е. как только полоса считывания достигает верха и низа сенсора, он немедленно возвращается в центр чтобы прочитать следующую экспозицию.

Потенциальным недостатком режима скользящего затвора являются искажения и артефакты на изображении. Артефакты появляются в сценах с быстрыми объектами, или при быстром панорамировании. Очень заметен эффект при съемки транспортных средств типа автобусов или поездов, когда они проезжают мимо камеры наблюдения. В целом, чем быстрее движение в кадре, тем более заметен эффект.

Еще одним недостатком является то, что различные области экспонированного изображения не будут точно соотнесены во времени с другими областями, что может быть важно для некоторых видов использования. Последний и очень важный фактор заключается в том, что синхронизация (например, активация источника света или движение периферийного устройства) с показаниями затвора может быть затруднительной, а также может привести к более медленным циклам и частоте кадров по сравнению с достижимыми в глобальном затворе.

Режим глобального затвора (Global Shutter)

В режиме глобального затвора все пиксели массива экспонируются одновременно, что позволяет захватывать «стоп-кадр» быстро движущихся или быстро меняющихся событий. Глобальный затвор может быть сконфигурирован для работы в режиме непрерывного «перекрытия», при котором экспозиция может продолжаться, пока предыдущая экспозиция считывается из узлов считывания каждого пикселя. В этом режиме датчик имеет полный рабочий цикл 100%, что снова приводит к оптимальному временному разрешению и эффективности сбора фотонов. В течение всего этого цикла не существует периода «кратковременного» считывания, как в скользящем затворе. Важно отметить, что режим Global Shutter очень прост в синхронизации и часто дает более высокую частоту кадров, чем попытки синхронизации с Rolling Shutter с тем же временем экспозиции.

Сравнительная таблица плюсов и минусов

Рисунок 2.Съемка движущихся и вращающихся предметов (Global Shutter слева,Rolling Shutter справа).

В данный момент, подавляющее большинство камер используют CMOS-сенсоры со скользящим затвором. Поскольку сенсоры с роллинг-шаттером обеспечивают достаточно хорошие характеристики и позволяют снизить бюджет производителя, они в данный момент доминируют на рынке. Технология отработана и массово используется в самых различных устройствах. Эффект искажения на изображении при использовании камеры с роллинг-шаттером имеет достаточно большой разброс в разных сенсорах и как правило чем выше разрешение датчика изображения,тем более заметен этот эффект. Если сравнивать два идентичных сенсора, которые отличаются только способом считывания, то окажется, что глобальный затвор больше влияет на разогрев сенсора, снижает динамический диапазон и дает более шумное изображение, по сравнению с роллинг-шаттером, но в того же время обладает рядом существенных преимуществ по сравнению со скользящим затвором при съемке быстродвижущихся или вращающихся объектов (рисунок 2). Важно отметить, что сейчас можно разработать CMOS-сенсор с глобальным затвором таким образом, чтобы компенсировать различные негативные аспекты, однако расходы на разработку и изготовление таких матриц будут значительно выше.

Источник

Rolling Shutter (роллинг шаттер) в видеосъемке

Появление роллинг шаттера совпадает с моментом, когда в фото/видеосъемочной технике стали применяться матрицы CMOS (КМОП-сенсор). В отличие от матриц CCD (ПЗС-сенсор), CMOS обычно фиксирует изображение построчно, сверху-вниз. Таким образом, при движении в кадре матрица не успевает зафиксировать информацию со всего кадра, и на обработку подается лишь информация с нескольких строк. Тем временем объект в кадре уже изменил свое положение, соответственно, изменилось и его положение на матрице. Такое нескончаемое запаздывание матрицы за движением в кадре приводит к появлению роллинг шаттера.

Скорость снятия информации в разных сенсорах может различаться. Более того — разные CMOS-матрицы имеют разное же количество пикселей, и, соответственно, строк, с которых требуется снять информацию. Неизбежный вывод: чем медленнее матрица, тем медленней происходит снятие информации с ее строк. Аналогично и с количеством пикселей — чем бо́льшим количеством пикселей обладает матрица, тем медленней происходит снятие с нее информации, строк-то ведь больше.

Как проявляется роллинг шаттер?

Следующие ролики покажут оба типа дефекта во всей красе:

2. Желе. Зрительно проявляется в виде нестабильной картинки, так, словно перед камерой колышется абсолютно прозрачная желеобразная масса, хаотично искажая весь кадр. Этот дефект возникает при неупорядоченном перемещении камеры во все стороны, или, иначе говоря, когда при съемке оператор машет камерой, словно метлой. Степень желейности зависит как от быстродействия матрицы, так и от скорости «подметания». В некоторых, особо запущенных случаях, когда матрица откровенно медленная и/или имеет слишком большое количество пикселей, желе может проявляться даже при почти, казалось бы, статичной съемке с рук. Дело в том, что мелкая дрожь, идущая от руки, преобразуется встроенным стабилизатором в более плавное перемещение, которого оказывается достаточно для появления роллинг шаттера.

3. Горизонтальные пересвеченные полосы в кадре. Возникают при срабатывании фотовспышки (молнии и пр.). Это абсолютно неизбежный дефект, который возникает всегда при резком изменении освещенности, и если камера оснащена CMOS-матрицей с построчным снятием информации. Появление этих полос гарантируется независимо от скорости считывания с матрицы. Медленная ли она, быстрая ли — неважно. Полосы обязательно будут, только длительность их присутствия в кадре окажется разной.

Резюмируем: чем бо́льшим количеством пикселей обладает матрица видеокамеры или фотоаппарата, и чем ниже скорость передачи данных с этой матрицы, тем сильнее выражен роллинг шаттер. Касаемо видеокамер хотелось бы отметить: для видеосъемки с разрешением Full HD вполне достаточно двух-мегапиксельной матрицы. Если же такая матрица окажется еще и быстрой, то роллинг шаттер проявится только в случае с фотовспышкой. А бороться с фотовспышками несложно: достаточно выгнать всех назойливых фотографов из помещения, где производится видеосъемка, это самый надежный способ борьбы с фотовспышечным роллинг шаттером.

Способы борьбы с роллинг шаттером

Обратите внимание на разницу углов в исходном и обработанном видео. Если в первом случае, когда весь кадр имеет наклон, программа сумела чуть исправить положение, то во втором случае с проезжающим автобусом фильтр оказался бессилен. Что и требовалось доказать.

Сделаем вывод: избежать роллинг шаттера в ваших съемках поможет только отсутствие тряски, фотовспышек, и быстродвижущихся объектов. Звучит смешно, однако факт. Где-то глубоко в душе — очень глубоко — теплится надежда, что разработчик наконец-то одумается, и перестанет встраивать медленные многомегапиксельные матрицы в видеосъемочные гаджеты. Но, поразмыслив, понимаешь, что это из области фантастики. Так как маркетологи, у которых задача продавать, немедленно вмешаются в ситуацию с быстрыми матрицами, и заставят инженеров довести количество пикселей в датчиках до очередных космических величин. Продажи таких камер, конечно же, вырастут:

— Ого, гляди-ка, 100 мегапикселей! Дайте две!

Но что станет результатом подобного увеличения количества пикселей в быстрых матрицах? Правильно!

Источник

Эффект Rolling Shutter при съёмке видео

В цифровых камерах такой же эффект даёт и сам принцип построчного считывания изображения с CMOS-матрицы (CCD-матрица, используемая в телефонах и мыльницах, теоретически может формировать изображение одновременно для всех пикселей, чем может избежать искажения, но зато не может дать приемлемого качества изображения. Да и на практике все аппараты, которые я видел, в том числе и с CCD, тоже имели построчную организацию работы).

Это касается и зеркальных камер. То, что в них есть механический затвор, дела не меняет. Всё равно матрица функционирует построчно.

Вот первая иллюстрация:

Мы видим, что от момента считывания первой строки до считывания последней проходит определённое время, и за это время объект съёмки может переместиться. Например, человек быстро бежит, а фотоаппарат стоит неподвижно. Тогда, грубо говоря, сначала фотографируется шапка, потом голова, потом тело. а ноги уже давно убежали, пока до них дойдёт очередь. И человек на снимке выйдет наклонённым.

Собственно говоря, способов борьбы с такими искажениями в бытовых фотоаппаратах нет.
Можно только более-менее успешно обработать уже снятое с искажениями видео.
Для этого я использую замечательный бесплатный плагин стабилизации Deshaker для бесплатной же программы обработки видео VirtualDub.
Даже коммерческий софт (тот же MAGIX Video Deluxe, которым я пользуюсь для видеомонтажа), стабилизирует видео гораздо хуже (а YouTube вроде чуть получше, но он годится только для тех, кто прямо с телефона видео в сеть выкладывает).

Мораль сей басни такова: не двигайте фотоаппарат вправо-влево при съёмке видео. Если же панорамирование необходимо, то делайте это помедленнее.

Источник

Математические расчёты, стоящие за феноменом роллинг-шаттера

Помню, как однажды увидел фотографию выше на Flickr и сломал мозг, пытаясь понять, что с ней не так. Дело было в том, что пропеллер вращался в то время, когда датчик движения в камере «считывал показания», то есть во время экспозиции камеры происходило какое-то движение. Об этом действительно стоит подумать, давайте-ка подумаем вместе.

Многие современные цифровые камеры используют КМОП-матрицу в качестве своего «чувствительного» устройства, также известную как активный датчик пикселей, который работает путем накопления электронного заряда при падении на него света. По истечении определенного времени – времени экспозиции – заряд построчно перемещается обратно в камеру для дальнейшей обработки. После этого камера сканирует изображение, построчно сохраняя ряды пикселей. Изображение будет искажено, если во время съемки присутствовало хоть какое-то движение. Для иллюстрации представьте съемку вращающегося пропеллера. В анимациях ниже красная линия соответствует текущему положению считывания, и пропеллер продолжает вращаться по мере считывания. Часть под красной линией – это полученное изображение.

Первый пропеллер совершает 1/10 оборота во время экспозиции:

Подписывайтесь на каналы:
@Ontol — самые интересные тексты/видео всех времен и народов, влияющие на картину мира
@META LEARNING — где я делюсь своими самыми полезными находками про образование и роль ИТ/игр в образовании (а так же мыслями на эту тему Антона Макаренко, Сеймура Пейперта, Пола Грэма, Джозефа Ликлайдера, Алана Кея)

Изображение немного исказилось, но ничего критичного. Теперь пропеллер будет двигаться в 10 раз быстрее, совершая полное вращение за время экспозиции:

Это уже похоже на ту картинку, что мы видели в начале. Пять раз за экспозицию:

Это уже немного чересчур, так можно и с катушек съехать. Давайте повеселимся и проверим как будут выглядеть различные объекты при различных скоростях вращения за экспозицию.
Точно такой же пропеллер:

Пропеллер с большими лопастями:

Мы можем воспринимать эффект роллинг-шаттера как некое преобразование координат реального объекта из «объектного пространства» в «пространство изображения» искаженного объекта. Анимация ниже показывает, что происходит с Декартовой системой координат при увеличении числа оборотов. При малых оборотах деформация незначительна – число увеличивается до единицы, и каждая сторона системы координат последовательно перемещается в правую сторону изображения. Это довольно сложная трансформация для восприятия, но легкая в понимании.

Пусть изображение будет I(r,θ), реальный (вращающийся) объект будет f(r,θ), где (r,θ) — это 2D полярные координаты. Мы выбрали полярные координаты для этой задачи из-за вращательного движения объектов.

Объект вращается с угловой частотой ω, а шаттер перемещается по изображению со скоростью v по вертикали. В положении (r,θ) на картинке, дистанция, которую прошел шаттер с начала экспозиции, равна y=rsinθ, где прошедшее с этого момента время равно (rsinθ)/v. За это время объект повернулся на (ω/v)rsinθ) радианов. Итак, мы получаем

что и является требуемой трансформацией. Коэффициент ω/v пропорционален числу вращений за экспозицию и параметризует трансформацию.

Чтобы получить более глубокое представление об очевидных формах пропеллеров, мы можем рассмотреть объект, состоящий из P пропеллеров, где f является ненулевым только для

Источник

вот вам кадр из видео на выдержке 1/4000

вот только по легенде этого плохого эффекта, он обязан быть даже на фото режиме камеры оборудованной затвором со шторками. вот вам пруфы этой легенды:
https://en.wikipedia.org/wiki/Focal-plane_shutter#Disadvanta.

смешная картинка, правда? как в мультике) это все потому, что ваше фото во всех ваших домашних камерах имеют вот такую штуку называемую «затвор со шторками»

вот вам ФОТО кадр того же вентилятора на ту же фото камера в ФОТО режиме со шторками:

и как вам? сильно испорчен? то что немного смазано, так это он крутится на огромной скорости. по информации из ссылки на википедию выше, этот вентилятор должен быть таким же испорченным как и на видеокадре из начала текста.

ПА БАААМ! миф разрушен! кто-то нам всем врал все это время

зы. это еще одно интересное видео без перевода, можно смотреть с субтитрами
https://www.youtube.com/watch?v=iCErs_7csf4

Видеомонтаж

611 постов 4.8K подписчиков

Правила сообщества

Критикуй, мамкин оператор.

Эффект вызван построчным считыванием ПЗC матрицы.

Не понимаю, с чем спорит автор.

В видео-режиме копирование с матрицы во внутреннюю память идёт поблочно/построчно, поэтому появляется эффект разного времени экспозиции.

А в фото-режиме матрицу экспонируют и «фиксируют» один раз, поэтому получается одно время экспозиции по всему кадру.

Я доходчиво объяснил?

О, щас будет интересно в комментах )

Осталось автору понять, что Global Shutter на видеокамере и на фотоаппарате это реально другое(сам так же попадался).

Да и про особенности CMOS матриц почитать стоит.

и как вам? сильно испорчен? то что немного смазано, так это он крутится на огромной скорости.

Хахаха. бустер хренов. Чувак, читай про global shutter и его отличие от rolling shutter. А еще, в видеокамере вообще никакой шторки нет. Но если камера подороже и с global shutter этого эффекта не будет.

Всё гораздо проще: ТЕХНОЛОГИИ изменились с того момента, как эффект был открыт. Память стала существенно быстрее, а полевики матрицы компактнее.

Но тем не менее, последовательное считывание всё ещё имеет место в большинстве случаев, потому, повторите тест сами, и узнаете много нового (и бесполезного) о конкретно своей камере или телефоне.

Если кратко, вам спиздели про фейк ради накрутки просмотров. Не удивлюсь, если у него камера на TTL сенсоре.

Интересная статья. Не поленился, загуглил, почитал на других ресурсах. О чем автор писал не знаю.

Человек, это ты некое время назад по fps бред нес?

Китай не сможет скопировать теслу!

Родители

Огромная мигающая надпись СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО а над ней скопированный текст запроса в гугле, слово в слово. Ниже комментарии:

— Искал по всему интернету, нашёл только здесь! СПАСИБО

— Качайте все! Всё работает.

— Уважуха ваще, всем качать!

Гранитная крошка

Нашли друг друга

Демографический кризис

Горк сильнай, но хитрай :))

Сила воли против алкоголя

Дык тут все просто, тут загнул, там отрезал.

Яндекс читает ваши пуш сообщения на Android. Поймал с поличным!

Расскажу как так вышло, пруфы прикладываю. Пост вышел объемный.
Небольшая предистория: Лежу, смотрю юутб, друг пишет сообщения в телеграмме, слышу уведомления на телефоне, к телефону не притрагиваюсь. Спустя пару минут открыл телеграмм на ноутбуке и прочитал сообщения которые прислал друг.

Все сообщения от друга про кондей, на дворе 19 декабря. Запомним это. Двигаемся дальше:

Продолжаем общаться, он уточняет какие цены в моём городе, и за какую цену установил этим летом. В этот момент я ничего не гуглил, фоном продолжил смотреть ютуб. Когда вёл диалог пушы на телефон не приходили.

На ютубе нашел интересный зарубежный ролик, решил воспользоваться переводчиком видео яндекс браузера. Яндекс браузер использую только для просмотров зарубежных видеороликов, ну и проверять у кого тупит сервис по обходу блокировок. В браузере не логинился, данные с хрома не переносил, никаких разрешений не выдавал.

«Похвалил яндекс браузер за новую фишку»

Закрываю вкладку, собираюсь выходить из браузера и тут внезапно увидел рекламу кондиционеров.

Э, как? В системе macos убрал разрешения на все следилки и аналитику, антивирус и подобный софт не установлен, VPN тоже. Павел Дуров решил сливать переписку яндексу? Маловероятно и не хочется в это верить. Может яндекс браузер висит в фоне и читает всё что происходит? Вполне вероятно, но на макоси с дикой паранойей? Это уже на грани фантастики. Я точно помню что ничего не разрешал яндекс браузеру, решил проверить на всякий случай разрешения и фоновые процессы. Как видим процесс мертвый ибо закрыл браузер, разрешений на захват экрана не имеется. Прикладываю скриншоты аналитики итд.

Начал подозревать телеграмм, погуглив выяснил что он белый и пушистый, но все равно в поле подозрения. Может эппл сливает? Гугл пишет что сливает, но совсем не те данные.

Мой взгляд падает на телефон, много историй как он прослушивает и выдает рекламу, но как именно не пишут. Тут меня осенило, ведь на телефоне huawei яндекс установлен как помощник.

Решил провести эксперимент, воссоздать те же условия и посмотреть откуда растут корни.

Друг прислал сообщения где сильно выражены ключевые слова.

В это время телега на ноутбуке была закрытой а не свернутой. На телефон приходили уведомления.

Не стал дожидаться 10 минут, решил запустить браузер и что мы видим? Рекламу киа.

Решил перезапустить браузер, открываю снова, и что мы видим? Рекламу хендая!!

Вот полноразмерные скриншоты:

Вывод? Со 100% уверенностью яндекс читает пуш сообщения, анализирует ключевые фразы чтобы показать рекламу. Общаетесь в телеге в надежде что вас никто не «слушает», но вас «слушает» приложение яндекса, конфиденциальность, приватность? Не, не слышали. А что если яндекс хранит все текстовые пуш сообщения и в один момент могут оказаться не в тех руках? Например утечка, сбор компромата против вас.

Политика яндекса такая, греби бабки насколько это возможно, пока не запретили.

Создаем амбиграмму

Старое фото

У нас с мужем сегодня сорокалетний юбилей свадьбы.И давно,и как бы недавно.Это наше первое,немного предсвадебное фото.Мне 18,ему 22.

Девушка позирует в квартире, 1998 год.

Бомж, нашедший на свалке игровую приставку к телевизору.

Россия. Московская область. Ногинск. 5 марта 1998 год.

Андрей Губин со своими поклонницами. Челябинск, 1999 год.

Свадьба Юрия Стыцковского («Каламбур» и «Маски-шоу») и Эвелины Блёданс («Маски-шоу»), 1993 год.

Непередаваемые эмоции от встречи с кумирами.

На концерте «Rammstein» в Питере, 19 ноября 2001 год.

Пара отдыхает в пригороде Москвы, 1992 год.

Сотрудник ГАИ фотографируется с легендой советского кино Юрием Никулиным, позади улыбается Марк Рудинштейн. Россия, середина 1990-х.

Реклама радиотелефонов от «Билайн», 1998 год.

Артистка в гримёрке перед выступлением в гостинице «Интурист». Москва, 1990 год.

Певица Натали со своей мамой Людмилой Павловной, 1990-е годы.

Девушки торгуют матрёшками На Арбате. Москва, 1990 год.

В пути на гастроли.

Участники группы Hi-Fi проходят зону таможенного контроля, 1990-е годы.

Москвичи выстраиваются в очередь перед ящиками с фруктами и овощами, а молодая девушка несет новогоднюю елку. 24 декабря 1990 год.

Молодые люди танцуют на дискотеке «У ЛИС’Са». Москва, 1992 год.

На съёмочной площадке передачи О.С.П. – студия в гостях Сева Новгородцев, 1997 год.

14 декабря 1996 года на телеканале «ТВ-6» вышел первый выпуск юмористической программы «О.С.П.-студия».

Концепция «О.С.П.» возникла в рамках передачи «Раз в неделю», выходившей в 1995—1996 годах на «ТВ-6», как «Отдел сумасшедших проектов» (начальник — Александр Толоконников). При этом относительно расшифровки первых трёх букв названия единого мнения среди коллектива не было, упоминались варианты «Очень смешное представление», «Очень смешная передача», «Опять стакан полный», «Опасные сумасшедшие приехали», «Они спасли программу», «Очень смышлёные подростки», «Очень смелые парни» (что звучало не совсем корректно в связи с присутствием в программе Татьяны Лазаревой).

Программа включала пародии на различные телепередачи и песни. Задумка была одобрена Иваном Демидовым (который на тот момент был заместителем генерального директора «ТВ-6»).

После раскола коллектива «Раз в неделю» ряд сотрудников «Отдела» продолжил сотрудничество с «ТВ-6», выпуская спортивно-юмористическую программу «Назло рекордам!?».

Пик популярности передачи пришёлся на 1998 год, когда создатели шоу выпустили юмористический телесериал «33 квадратных метра», имевший ряд продолжений — «Дачные истории», «Снова 33 квадратных метра», «Вне родных квадратных метров» и др. Тогда же произошёл конфликт, связанный с финансовыми и творческими разногласиями. Коллектив передачи месяцами не получал зарплату.

В период существования программы на канале «ТВ-6» случаев цензуры сюжетов передачи практически не было, преимуществом данного телеканала авторы передачи называли то, что он давал им «полную свободу». Одним из немногих примеров был случай, когда в период сексуального скандала, связанного с показом по государственному телевидению компрометирующей видеозаписи генпрокурора Скуратова, было принято решение не показывать сюжет с Обществом Тупых, обсуждавшим его личность, но когда шумиха вокруг его имени утихла, авторы всё равно показали этот сюжет про него. После 2002 года ситуация несколько изменилась. По словам Лазаревой и Шаца, на «СТС» творческая группа программы сталкивалась с цензурой. В частности, один раз запретили показывать пародийную песню на мотив «Меня зовут Вова» в исполнении Сергея Белоголовцева.

Сами же авторы позиционировали «О.С.П.-студию» как программу мягкого, доброго, лёгкого и неагрессивного юмора.

Участник группы «Агата Кристи» Глеб Самойлов со своей поклонницей. Екатеринбург, 1997 год.

Источник