卷帘快门
卷帘快门是一种影像捕捉的方法，其拍摄之相片或影片的每个画面，并不是透过在单一瞬间拍摄整个场景而成，而是快速地透过垂直、水平或旋转扫描而成。 换句话说，影像中的所有部分并不是在完全相同的时刻下记录的。这会使得快速移动的物体或快速的闪光在影像上产生可预测的扭曲。 这与“全域快门”相反，“全域快门”会在同一时刻捕捉整个画面。
（点击查看SMIL动画）
卷帘快门可以是焦平面快门或一般快门。 [1] [2] 这种电子卷帘式快门的优点是感光元件可以在采集过程中持续收集光子，从而有效的提高灵敏度。许多使用CMOS感测器的数位相机和摄影机都采用这种技术。当对快速的运动或快速闪光的光线进行成像时，可以明显看到卷帘快门的特性。虽然也有一些 CMOS 感测器会使用全局快门， 但[3]消费市场中的大多数感测器使用卷帘快门。
感光耦合元件 （CCD, 电荷耦合器件）常被选择为 CMOS 感测器的备案，通常比较敏感而且更昂贵。由于 CCD 的相机通常会使用全域快门，这也代表CCD通常不会受到卷帘快门所引起的运动伪影的影响。 [4]
失真现象
卷帘快门可能会导致以下现象： [5]
- 摆动:当相机在振动的情况下，常会出现这样的现象（也称为果冻效应）。卷帘快门会导致图像不自然的摆动。
- 倾斜:当相机或拍摄物从一侧移动到另一侧时，影像会沿著移动的垂直方向产生弯曲。歪斜是上述摆动现象的轻微表现。
- 空间混叠:当相机或物体移动太快时，影像上垂直相邻的像素并没有相连。其中一个例子是快速旋转的螺旋桨的成像。每个叶片的变形是由于螺旋桨的旋转频率与相机读取帧率相同或接近所造成的。垂直观察一个顺时针旋转的风扇，左侧的叶片看起来比平常更薄，而右侧的叶片则显得更厚，两者看起来甚至没有在中心处连接。
- 时间混叠，包括了部分曝光。若是相机的闪光灯仅在曝光中的部分时间出现，则只有该部分会出现有照明的影像。 例如，图片的顶部 1/3 可能会被闪光灯照亮，而图片的底部 2/3 则较暗且未被照亮，这是因为当时的闪光灯已关闭。 影像上的两个不同部分之间的差异看起来会很奇怪。 萤光灯、频闪效应、闪电都可能出现类似的问题。
受到卷帘快门失真影响的照片和影片可以通过进行校正或是补偿的算法来改善。 [5]
畸变范例
-
“部分曝光”的照片。 照片顶部和底部曝光之间的照明条件发生了变化。 -
卷帘快门对旋转的模拟效果 disc
(点击观看动画) -
在以 80 km/h（50 mph） 行驶的汽车中拍摄的照片。 前景中的物体（例如栅栏和大门）已变得倾斜，而背景中较远的物体（例如悬崖）保持正常。
参见
注记
- ^ Electronic shuttering: Rolling vs Global shutter (PDF). Motionvideoproducts. [2011-12-22]. （原始内容 (PDF)存档于2012-02-15）.
- ^ Shutter Operations for CCD and CMOS Image Sensors （页面存档备份，存于互联网档案馆） Kodak
- ^ TrueSNAP Shutter Freezes Fast-Moving Objects (PDF). Eric Fossum. 2013-11-13 [2013-11-13]. （原始内容存档 (PDF)于2012-09-07）.
- ^ To CCD or to CMOS, That is the Question | B&H Photo Video Pro Audio. Bhphotovideo.com. [2010-08-21]. （原始内容存档于2014-01-08）.
- ^ 5.0 5.1 Forssén, Ringaby, Hedborg. Rolling Shutter Tutorial. Computer Vision on Rolling Shutter Cameras. Linkoping University. [26 December 2017]. （原始内容存档于2023-12-06）.
外部链接
- CVPR 2012 会议上的滚动快门教程。
- 飞机螺旋桨叶片 - YouTube上的Airplane propeller blades - rolling shutter effect
- 低音弦 - 卷帘快门效果 (vimeo) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- YouTube上的3D rendering explaining how a rolling shutter produces the strange propeller airplane effect
- YouTube上的Excellent explanation/simulation of rolling shutter effect from Smarter Every Day