Animación que muestra el efecto del obturador giratorioUna hélice de seis palas Dash 8 Q-400 de Havilland Canada , con una grave distorsión de obturador rotatorio de una cámara Pixel 3Un helicóptero Eurocopter EC-120 : las palas del rotor parecen estar más inclinadas hacia atrás de lo habitual debido al efecto de obturación.Simulación del efecto de obturador giratorio en una hélice giratoria y un automóvil en movimiento (haga clic para ver la animación SMIL)
El obturador rotatorio es un método de captura de imágenes en el que una imagen fija (en una cámara de fotos) o cada fotograma de un vídeo (en una cámara de vídeo) se captura no tomando una instantánea de toda la escena en un único instante en el tiempo, sino más bien escaneando la escena rápidamente, verticalmente, horizontalmente o rotando. En otras palabras, no todas las partes de la imagen de la escena se graban exactamente en el mismo instante. (Aunque, durante la reproducción, la imagen completa de la escena se muestra a la vez, como si representara un único instante en el tiempo). Esto produce distorsiones predecibles de objetos que se mueven rápidamente o destellos rápidos de luz. Esto contrasta con el " obturador global ", en el que se captura todo el fotograma en el mismo instante.
El obturador rotatorio puede ser mecánico o electrónico . [1] [2] La ventaja de este obturador rotatorio electrónico es que el sensor de imagen puede continuar recogiendo fotones durante el proceso de adquisición, aumentando así de manera efectiva la sensibilidad. Se encuentra en muchas cámaras digitales de fotos y video que utilizan sensores CMOS . El efecto es más notable cuando se capturan imágenes en condiciones extremas de movimiento o destellos rápidos de luz. Si bien algunos sensores CMOS utilizan un obturador global, [3] la mayoría que se encuentra en el mercado de consumo utiliza un obturador rotatorio.
Los CCD (dispositivos acoplados por carga) son alternativas a los sensores CMOS, que generalmente son más sensibles y más costosos. [ cita requerida ] Las cámaras basadas en CCD a menudo utilizan obturadores globales, que toman una instantánea que representa un único instante “relativo” en el tiempo y, por lo tanto, no sufren los artefactos de movimiento causados por los obturadores giratorios. [4]
Efectos de distorsión
Las persianas enrollables pueden provocar efectos como: [5]
Oscilación . Este fenómeno (también conocido como efecto gelatina ) aparece cuando la cámara vibra, en situaciones como cuando se toman fotografías con la cámara en la mano y con ajustes de telefoto o cuando se dispara desde un vehículo en movimiento. El obturador giratorio hace que la imagen se mueva de forma poco natural.
Inclinación . La imagen se curva en diagonal en una u otra dirección a medida que la cámara o el sujeto se mueven de un lado a otro, exponiendo diferentes partes de la imagen en diferentes momentos. La inclinación es una manifestación menor del fenómeno de tambaleo descrito anteriormente.
Alias espacial . Los píxeles adyacentes verticalmente se muestrean en violación del teorema de muestreo, cuando el movimiento de la cámara o del objeto es demasiado rápido. Un ejemplo de esto es la imagen de una hélice que gira rápidamente. La mancha de cada aspa se debe a que la hélice gira a la misma velocidad o casi a la misma velocidad a la que la cámara lee el cuadro. Vistas perpendicularmente a un ventilador que gira en el sentido de las agujas del reloj, las aspas del lado izquierdo parecen más delgadas de lo habitual, mientras que las aspas del lado derecho parecen más gruesas e incluso pueden parecer como si no estuvieran conectadas en el centro.
Alias temporal , incluida la exposición parcial . Si el flash de una cámara se activa solo durante una parte del tiempo de exposición, la iluminación del flash puede estar presente solo en algunas filas de píxeles de un fotograma determinado. Por ejemplo, el tercio superior de la imagen puede estar muy iluminado por un flash, mientras que los dos tercios inferiores de la imagen están oscuros y sin iluminación, ya que el flash estaba apagado en el momento en que se secuenció esa parte del CMOS. La diferencia entre las dos partes distintas del fotograma puede parecer extraña. Pueden surgir problemas similares con la iluminación fluorescente, los efectos estroboscópicos, los relámpagos o cualquier situación extrema en la que se observen movimientos muy rápidos o ráfagas de luz muy rápidas en el tiempo transcurrido entre el momento en que el chip CMOS graba secuencialmente un fotograma.
Los efectos de un obturador rotatorio pueden resultar difíciles de aplicar en la filmación de efectos visuales. El proceso de emparejamiento establece la perspectiva de una escena basándose en un único punto en el tiempo, pero esto es difícil con un obturador rotatorio que proporciona múltiples puntos en el tiempo dentro del mismo fotograma. Los resultados finales dependen de la velocidad de lectura del sensor y de la naturaleza de la escena que se está filmando; como regla general, las cámaras de cine de gama alta tendrán velocidades de lectura más rápidas y, por lo tanto, artefactos de obturador rotatorio más leves que las cámaras de gama baja.
Las imágenes y los vídeos que sufren distorsión por efecto del obturador rotatorio se pueden mejorar mediante algoritmos que realizan la rectificación o compensación del efecto del obturador rotatorio . Cómo lograr esto es un área de investigación activa. [5]
Este efecto se puede utilizar para obtener claves secretas de ciertos lectores de tarjetas inteligentes. [6] [7]
Ejemplos de distorsión
Fotografía que muestra una exposición parcial . Las condiciones de iluminación cambiaron entre la exposición de las partes superior e inferior de la fotografía.
Efecto simulado de una persiana enrollable sobre un disco giratorio (haga clic para ver la animación)
Sesgo en una fotografía tomada desde un automóvil que se desplaza a 80 km/h (50 mph). Los objetos en primer plano, como la valla y la puerta, se ven sesgados, mientras que los objetos más distantes en el fondo, como el acantilado , permanecen normales.
^ "Obturador electrónico: obturador rotatorio frente a obturador global" (PDF) . Motionvideoproducts . Consultado el 22 de diciembre de 2011 .
^ Operaciones del obturador para sensores de imagen CCD y CMOS Kodak
^ "El obturador TrueSNAP congela objetos en rápido movimiento" (PDF) . Eric Fossum. 13 de noviembre de 2013 . Consultado el 13 de noviembre de 2013 .
^ "CCD o CMOS, esa es la cuestión | B&H Photo Video Pro Audio". Bhphotovideo.com . Consultado el 21 de agosto de 2010 .
^ ab Forssén, Ringaby, Hedborg. "Tutorial sobre persianas enrollables". Visión por computadora en cámaras con persiana enrollable . Universidad de Linköping . Consultado el 26 de diciembre de 2017 .{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ "Criptoanálisis basado en vídeo". Ben Nassi . Consultado el 13 de agosto de 2023 .
^ Ataque de LED de encendido - Computerphile , consultado el 13 de agosto de 2023
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Persiana enrollable .
Tutorial de persianas enrollables de la conferencia CVPR 2012.
Palas de hélice de avión: efecto de obturador giratorio en YouTube
Cuerdas de bajo - efecto de obturador giratorio (vimeo)
Representación 3D que explica cómo una persiana enrollable produce el extraño efecto de avión de hélice en YouTube
Excelente explicación/simulación del efecto de persiana enrollable de Smarter Every Day en YouTube
Efecto simulado de una persiana enrollable sobre un disco giratorio
