Rolling Shutter? il ruine vos superbes vidéos !

mic29s · 13 octobre 2009

En visionnant les images des dernières prises de vue que l’on espérait inégalables, on peut quelquefois se poser des questions sur des imperfections que l’on peut découvrir.

L’explication se limite parfois à un rappel aux dures réalités que l’on a négligées au moment de la prise de vue, mais les causes sont quelquefois plus sournoises, et liées au matériel.

Les défauts dus au contrôle de l’exposition des capteurs CMOS peuvent en être une illustration très visible dans les cas extrêmes, mais présente, et pas toujours évidente, dans des conditions normales de prise de vue.

Des exemples pour convaincre d'aller voir plus loin ?

Le lien ci-dessous est une vidéo de démonstration des anomalies dues au mode ‘’Rolling Shutter’’ du contrôle (habituel) des capteurs CMOS. L’auteur du test effectue des prises de vue en faisant un panoramique à vitesse tout à fait exagérée sur son sujet, pour mettre en évidence le comportement des appareils ( Nikon D90, Canon 5D, Canon 7D, Panasonic GH1).

http://vimeo.com/6894404

Pour ceux qui n'ont pas de connexion rapide, ou pour motiver ceux qui ont la flemme:

ci-dessous, des images extraites de la vidéo en question.

- Une image "normale" (appareil stable) faite par un GH1 avant d'entamer un panoramique (bien trop) rapide

- En cours de rotation de l'appareil :

- Les détails fins deviennent complètement flous à cette vitesse (Cependant, il peut y avoir ici un cumul avec le "bougé"; on ne connait pas les vitesses...)

Le GH1 ( quoique critiqué sur ce point) n'est pas le seul à produire ces défauts !

- Une image "normale" faite par un Canon7D

- En cours de rotation:

Pour ceux qui n'ont pas eu l'occasion de rencontrer ce mystérieux phénomène:

Qu'est-ce que le "Rolling Shutter" ?

Il s'agit du mode le plus souvent utilisé pour le contrôle de l'acquisition des capteurs CMOS des caméscopes ou APN Viéo.

''Shutter'', parce que le contrôle du capteur correspond à la fonction des anciens obturateurs ( circulaires ou à rideaux ...)

"Rolling", parce que la séquence de traitement du capteur se fait ligne par ligne, comme un balayage pour l'analyse d'une image de télévision, et que quand c'en est fait pour une image, on recommence pour la suivante, comme "en tournant".

On peut faire une analogie avec le fonctionnement d’un système argentique avec un obturateur mécanique fonctionnant en mode ’’pause’’ : son temps d’ouverture/fermeture est très faible par rapport à la durée de l’exposition de la surface sensible. Celle-ci est ‘’globale’’ (toutes les zones sont exposées en même temps.

Existe-t-il d'autres solutions de contrôle des capteurs ?

Oui, le mode "Global Shutter"

Qu'est-ce que le "Global Shutter" ?

Ici, l' ensemble du capteur est initialisé à partir de la même commande, l'exposition à la limière de l'objectif est faite en même temps sur toutes les cellules. Celles-ci sont toutes "coupées" en même temps pour engager la phase de transfert des données. Et l'on recommence pour l'image suivante.

On peut faire une analogie avec le fonctionnement d’un système argentique dont l’ obturateur mécanique à double rideaux fonctionne à grande vitesse.

La durée du déplacement est devenue longue par rapport au temps d’exposition.

L’exposition de la surface sensible est décalée dans le temps.

Là, ça paraît plutôt bien, et on peut se demander:

Pourquoi utiliser le mode "Rolling Shutter" qui crée des défauts ?

Parce que, comme on peut le noter sur les diagrammes ( les surfaces en bleu clair, ligne "exposition des cellules"), pour une même durée d'image, le temps d'exposition peut être plus long pour chaque ligne dans le mode "Rolling" que dans le mode "Global".

Le mode "Rolling Shutter" permet d'augmenter notablement la sensibilité du capteur CMOS

Et pour les capteurs CCD ?

Par conception, ils ne fonctionnent qu'en mode Global Shutter, et sont donc à l'abri des défauts vus ci-dessus?

Pourquoi alors utiliser quand même de la techno CMOS ?

- Les CCD sont affectés du problème de Smear !

- Leur fabrication reste difficile (et chère), tandis que la CMOS continue à progresser en performances, et en rapport qualité/prix.

Mais au fait, pourriez-vous dire : quelle idée de faire des panoramiques aussi effrènés ? " ?

Bien sùr, il faut rester cool. le problème est que le défaut se produit aussi quand le sujet bouge vite, même si l'appareil est fixe ... Voyez celui-ci, emprunté à Wikipedia :

Pour ceux qui sont avides d'information : Le RollingShutter-en-Anglais-sur-Wikipedia

N.B.: Il se pourrait bien que nous trouver sur les appareils "haut de gfamme à venir" une possibilité de choix du mode de contrôle du capteur ...

Bonne nuit.

Michel

pixel · 14 octobre 2009

tout simplement très intéressant…

Bien sùr, il faut rester cool. le problème est que le défaut se produit aussi quand le sujet bouge vite, même si l'appareil est fixe ... Voyez celui-ci, emprunté à Wikipedia :

seul point pas compris…

L'image est censée être cliquable ?

mic29s · 14 octobre 2009

Euh non, pas cliquable ; d'ailleurs je ne sais pas la rendre cliquable dans un message du forum.

J'avais extrait cette photo du lien Wikipedia qui suit pour montrer un exemple de défaut créé par le rolling shutter sur un objet en mouvement.

Ici, c'est le rotor de l'hélicoptère qui prend une forme improbable, phénomène dont l'explication est délicate, car il y a une relation complexe entre vitesse d'obturation (effet "Rolling Shutter") et "vitesse apparente" de déplacement du sujet qui résulte au minimum de la vitesse des pales ( la vitesse linéaire de la pale varie de 0 au centre du rotor à max en bout de pale), de leur distance par rapport à l'objectif, de la perspective de la prise de vue ... Ouch!

Il y a d'autres effets possibles, tels que l'exposition partielle d'une image ( éclairages non continus, flash, néons ...).

J'aurais pu aller plus loin à la fois dans les explications et les exemples, mais je craignais de rebuter par la longueur; si souhaité, ça pourrait être reconsidéré.

Michel.