カメラのローリング シャッター効果を理解する

簡単に言うと

• ローリング シャッターとは、特定のカメラのシャッター動作によって生じる画像の歪みです
• CMOS センサーを搭載したカメラなど、一部のカメラでは、画像のフレーム全体を一瞬でキャプチャできない場合があります
• ローリング シャッター効果は、グローバル シャッターを備えていないカメラで発生する可能性があります

ローリング シャッターは一般的かつ複雑な視覚効果です。ほとんどの人は、それが何なのか、なぜそれが起こるのかさえ理解していません。しかし、携帯電話やビデオカメラで歪んだ映像や波打つ映像を撮影したことがあるなら、あなたもこの現象に遭遇したことがあると言っても過言ではありません。一部のビデオ撮影者にとっては面倒なことかもしれませんが、一部の人にとっては、映像に非常にクールな特殊効果を追加する方法です。

ローリング シャッター:詳しく見る

ローリングシャッターはカメラのシャッターの一種です。シャッターは、カメラに入る光の量を制御する装置です。ローリング シャッターの場合、センサー全体が一度に光にさらされるわけではありません。センサーのさまざまな部分がさまざまな時点で露出されます。

つまり、多くのデジタル電話やカメラでは、画像や映像をキャプチャするプロセスが視野全体で同時に行われるわけではありません。代わりに、センサーは画像を上から下または横から横にスキャンします。これはローリング シャッターとして知られています。

ローリング シャッターは、DSLR からスマートフォンに至るまで、多くのビデオ カメラに搭載されています。通常、CMOS センサーに含まれています。

この効果は、ローリング シャッターを備えたカメラを使用したときに発生する波状の歪みのモードです。これは主に、被写体の動きが速すぎてカメラのセンサーが適切に捉えることができない場合に発生します。

ブッシュプレーンに乗っているときにカメラを取り出し、プロペラを撮影したとします。ブレードは最終的には歪んで見えますが、回転すると最終的には元の形状に戻ります。これがローリングシャッター効果です。この効果は、速いものを撮影しているときにいつでも発生する可能性があります。

この効果は、被写体が静止しているのにカメラが急速に動いている場合にも発生することがあります。走行中の車に乗っているときに、道を歩いている人を撮影すると、画像に多少のゆがみが見られる可能性があります。

ローリング シャッターはなぜ起こるのですか?

この影響は、トータル シャッターまたはグローバル シャッターと呼ばれるものを備えていないスマートフォンやカメラで発生する傾向があります。カメラにグローバル シャッターがある場合、そのシャッターはセンサー全体を一度に露光します。グローバル シャッターは、完全なビジュアルまたは画像を一度にキャプチャするため、ローリング シャッターの歪み効果を回避します。

ローリングシャッターを備えたカメラの場合は、まったく異なります。これらのカメラには、通常、画像をキャプチャするためにローリング シャッターを作動させるアクティブ ピクセル センサー (CMOS) が搭載されています。ローリングシャッターを備えたカメラは、カメラのセンサーを一度に露出させません。その代わり、カメラは露出に「ローリング」特性を持っています。これは、特定のセンサーの最大フレーム レートで発生します。たとえば、センサーが 30 Hz または 30 fps で動作する場合、ローリング シャッターは 1/30 秒以上発生します。

それが最も顕著になるのはいつですか?

ローリング シャッター プロセスを使用する CMOS センサーは、より速い速度で画像を送信する傾向があります。これにより、次のショットのためにセンサーも空になります。センサーは 1 秒あたり 24、30、または 60 フレームを取得する必要があります。これが、ほぼすべての iPhone、DSLR、スマートフォンのセンサーがローリング シャッターを使用する理由です。これは、ローリング シャッターの効果が最も顕著になる時期でもあり、特に高速で移動する物体を録画または撮影する場合に顕著です。

シャッターが約 1/30 秒回転すると、動きはほとんど目立ちません。ただし、ヘリコプターのブレードや回転する車の車輪など、オブジェクトが非常に高速で移動している場合、その効果はより顕著になります。この効果は、特定の照明条件下でもより顕著になります。室内照明の多くは連続点灯しません。実際、電力で動作するほとんどの家庭用照明は、電力の周波数が均一ではないため、記録すると点いたり消えたりするように見えます。平均的な家庭の電力は交流で、米国では 60 Hz で動作しますが、その他の地域では通常 50 Hz で動作します。これは、ローリング シャッターの中で、映像や画像全体の明暗のパターンとして現れることもあります。

ローリング シャッターとグローバル シャッター

ローリング シャッターとグローバル シャッターの違いは、ローリング シャッターは CMOS センサーを使用し、グローバル シャッターは CCD センサーを使用することです。カメラメーカーが処理速度、コスト、消費電力など、あるセンサーを選択する理由はいくつかありますが、ローリング シャッター システムを使用する CMOS センサーはより高速な画像を提供します。トータル シャッターは、画像全体を一度にキャプチャすることで、ローリング シャッター歪みの影響を回避します。しかし、CCD テクノロジーを使用したグローバル シャッター カメラは、今日の市場では時代遅れになっています。現在、市場にあるほぼすべてのグローバル シャッター センサーは、ハイエンド放送技術用の CMOS センサーを使用しています。だからといって、ローリングシャッター技術を使用したカメラよりも安価になるわけではありません。実際、この 2 つの最大の違いの 1 つはコストです。

カメラにローリング シャッター制御がある場合、その利点は広いダイナミック レンジにあり、太陽と建物の端の間で白飛びが発生する可能性が低くなります。また、グローバル シャッターとは異なり、ローリング シャッターは超現実的でグラフィックな効果を生み出し、楽しいビデオやコンテンツ作成ビデオとしてオンラインで共有できます。

グローバル シャッターは、レンズのフレーム内のすべてのピクセルをまったく同じ瞬間にキャプチャします。カメラのセンサーは、ある時点で光にさらされます。ローリング シャッターとは異なり、空間的または時間的なエイリアシング、ブレ、ローリングやスキャンがありません。センサーは一瞬のうちに画像全体をキャプチャします。

CCD センサーとグローバル シャッターで生成された映像と画像の精度を組み合わせることで、グローバル シャッターはローリング シャッターよりも優れています。この利点が、グローバル シャッターが映画やスポーツ イベント、さらには短編ビデオの撮影など、ハイエンドの撮影や写真撮影で使用される理由です。交通カメラでもグローバル シャッターを利用して、スピード違反や赤信号を走行している車両のナンバー プレートを撮影しています。

ローリング シャッターとグローバル シャッターはさまざまな機能に使用できますが、その最大の違いはビジネス向けと消費者向けの価格にあります。グローバル シャッター カメラはより高価です。

自分の目で確かめてください

ローリング シャッター エフェクトは、一部の人にとっては魅力的でなく望ましくない異常である可能性がありますが、他の人にとっては安価な特殊効果ツールである場合もあります。 YouTube で、ローリング シャッター エフェクトを作成するために使用されている本当に素晴らしいトリックをご覧ください。ローリング シャッター エフェクトの実際の動作を確認すると、どのようにクリエイティブに適用できるかがわかるでしょう。重要なのは、自分の機器について理解し、自分が作成する画像や映像のマスターになることです。

注目の画像提供:YouTube の gui577b