롤링 셔터

Rolling shutter
이 기사는 이미지 캡처 방법에 관한 것이다. 윈도우 셔터 유형은 롤러 셔터를 참조하십시오.
De Havilland Canada Dash 8 프로펠러, 픽셀 3 카메라에서 심한 롤링 셔터 왜곡
유로콥터 EC-120 헬리콥터 – 회전날개가 롤링-셔터 효과로 인해 평소보다 더 많이 뒤로 쓸려가는 것 같다.
회전식 프로펠러와 이동형 자동차의 롤링셔터 효과 시뮬레이션
(SMIL 애니메이션을 보려면 클릭)

롤링 셔터는 정지 사진(정지 카메라)이나 비디오의 각 프레임(비디오 카메라)이 한 순간에 전체 장면의 스냅샷을 찍어서가 아니라, 그 장면 전체를 빠르게, 수직으로, 수평으로, 또는 회전적으로 스캔하여 캡처하는 이미지 캡처 방식이다. 즉, 장면의 영상의 모든 부분이 정확히 같은 순간에 기록되는 것은 아니다.(단, 재생 중에는 장면의 전체 영상이 마치 시간의 한 순간을 나타내는 것처럼 한 번에 표시된다.) 이것은 빠르게 움직이는 물체의 예측 가능한 왜곡이나 빛의 빠른 섬광을 만들어낸다. 프레임 전체를 동시에 캡처하는 '글로벌 셔터'와는 대조적이다.

롤링 셔터는 기계적이거나 전자적일 수 있다.[1][2] 이 전자 롤링 셔터의 장점은 획득 과정에서 영상 센서가 광자를 계속 수집할 수 있어 감도를 효과적으로 높일 수 있다는 것이다. 그것은 CMOS 센서를 사용하는 많은 디지털 스틸과 비디오 카메라에서 발견된다. 그 효과는 극한의 동작 조건이나 빛의 빠른 점멸을 영상화할 때 가장 눈에 띈다. 일부 CMOS 센서는 글로벌 셔터를 사용하는 반면, 소비자 시장에서 발견되는 대다수는 롤링 셔터를 사용한다.[3]

CCD(Charge Couplled Device)는 CMOS 센서의 대체품으로서 일반적으로 더 민감하고 더 비싸다.[citation needed] CCD 기반 카메라는 글로벌 셔터를 사용하는 경우가 많은데, 이 셔터는 "상대적인" 한 순간을 적시에 나타내는 스냅숏을 찍기 때문에 셔터 롤링으로 인한 모션 아티팩트에 시달리지 않는다.[4]

왜곡 효과

셔터를 롤링하면 다음과 같은 효과를 일으킬 수 있다.[5]

  • 흔들흔들. 이 현상(젤로 효과라고도 함)은 카메라가 진동할 때, 망원 촬영장치의 핸드헬드샷이나 움직이는 차량에서 촬영할 때 나타난다. 롤링 셔터는 영상이 부자연스럽게 흔들리게 한다.
  • 꼬치. 카메라나 피사체가 이쪽저쪽으로 움직이면서 이미지가 대각선 방향으로 꺾여 다른 시간에 이미지 부분이 노출된다. 스큐는 위에서 설명한 흔들림 현상의 사소한 표현이다.
  • 공간 별칭. 수직으로 인접한 픽셀은 카메라나 물체의 움직임이 너무 빠를 때 샘플링 정리를 위반하여 샘플링한다. 이것의 한 예는 빠르게 회전하는 프로펠러의 영상이다. 각 블레이드의 얼룩은 프로펠러가 프레임이 카메라에 의해 판독되는 것과 같은 속도 또는 거의 같은 속도로 회전하면서 발생한다. 시계방향으로 회전하는 팬에 수직으로 보면 왼쪽의 날개는 평소보다 얇아 보이는 반면 오른쪽의 날개는 더 두꺼워 보이고 중앙에서 연결되지 않은 것처럼 보일 수도 있다.
  • 부분 노출을 포함한 시간 별칭. 카메라 플래시가 노출 시간의 일부 동안만 켜지는 경우, 플래시 조명은 주어진 프레임의 픽셀의 일부 행에 대해서만 존재할 수 있다. 예를 들어 사진의 상단 1/3은 플래시로 밝게 점등될 수 있는 반면 하단 2/3은 CMOS의 일부가 배열될 때까지 점멸되었기 때문에 어둡고 점등되지 않는다. 프레임에서 두 개의 뚜렷한 부분 사이의 차이는 이상하게 보일 수 있다. 형광등, 스트로보 효과, 번개, 또는 CMOS 칩이 프레임을 순차적으로 기록하는 시간 사이에 매우 빠른 움직임이나 매우 빠른 빛의 폭발이 보이는 극한 상황에서 유사한 문제가 발생할 수 있다.

롤링 셔터의 효과는 시각 효과 촬영에 어려움을 증명할 수 있다. 매치 무빙의 과정은 한 장면에서 하나의 시점을 기준으로 원근법을 설정하지만, 동일한 프레임 내에서 복수의 시간 포인트를 제공하는 롤링 셔터로는 이것이 어렵다. 최종 결과는 센서의 판독 속도와 촬영되는 장면의 특성에 따라 달라진다. 엄지의 법칙으로서, 고급 시네마 카메라는 판독 속도가 더 빠르고 따라서 로우엔드 카메라보다 가벼운 롤링 셔터 아티팩트를 가질 것이다.

롤링 셔터 왜곡으로 어려움을 겪는 영상과 영상은 롤링 셔터 정류나 롤링 셔터 보정을 하는 알고리즘으로 개선할 수 있다. 이것을 어떻게 하는가는 연구의 활발한 영역이다.[5]

왜곡 예제

  • 부분 노출을 보여주는 사진. 사진 상단과 하단의 노출 사이에서 조명 상태가 바뀌었다.

  • 회전식 디스크에 대한 롤링 셔터의 시뮬레이션 효과
    (애니메이션의 경우 클릭)

  • 수리된 AC 동력 발광 다이오드의 깜박임과 상호 작용하는 카메라의 롤링 셔터에 의해 발생하는 푸치시아 줄무늬가 빛을 발한다.

  • 80km/h(50mph)로 움직이는 차에서 찍은 사진의 비틀림. 담장이나 대문 같은 전경에 있는 물체는 비스듬해졌고, 절벽과 같은 배경의 더 먼 물체는 정상으로 남아 있다.

참고 항목

메모들

  1. ^ "Electronic shuttering: Rolling vs Global shutter" (PDF). Motionvideoproducts. Retrieved 2011-12-22.
  2. ^ CCD 및 CMOS 이미지 센서 Kodak용 셔터 작동
  3. ^ "TrueSNAP Shutter Freezes Fast-Moving Objects" (PDF). Eric Fossum. 2013-11-13. Retrieved 2013-11-13.
  4. ^ "To CCD or to CMOS, That is the Question B&H Photo Video Pro Audio". Bhphotovideo.com. Retrieved 2010-08-21.
  5. ^ a b Forssén, Ringaby, Hedborg. "Rolling Shutter Tutorial". Computer Vision on Rolling Shutter Cameras. Linkoping University. Retrieved 26 December 2017.{{cite web}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)

외부 링크