【イメージセンサ】ローリングシャッター歪み・残像とは?

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工学

露光時間が長かったり、被写体が動いている場合などにローリングシャッター歪みや残像という現象が発生したりします。本記事ではローリングシャッタと残像について解説します。

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ローリングシャッター歪みとは

※ローリングシャッター歪み
( https://minkara.carview.co.jp/userid/1329862/blog/25805059/ より引用)

ローリングシャッター歪みはローリングシャッターで高速で動く被写体を撮影するときに上の写真のように画像の上と下でずれて歪んでしまう現象です。ローリングシャッターはCMOSイメージセンサで採用されていることが多いため、ローリングシャッター歪みもCMOSイメージセンサで発生しやすくなります。

ローリングシャッター歪みの原因

イメージセンサは光を露光して、電荷を信号として転送します。信号を転送している間等には光を遮る必要があるため、必要のない間はシャッターで光を遮ります。グローバルシャッターは全画素で光を露光するタイミングが同じであるのに対し、ローリングシャッターは画素の下の行などから順に露光します。ローリングシャッターでは下の行などから順に光を露光するため、被写体が高速で移動している場合は画素の下の行で露光したときから遅れて上の行では露光するため被写体が移動した状態を露光するため画像が歪んでしまいます。

ローリングシャッター歪みの改善

ローリングシャッター歪みはローリングシャッターで発生してしまうため、グローバルシャッターであれば発生しません。他には高いfps で撮影 (高速撮影)することで下の行で露光するタイミングの上の行で露光するタイミングの差が小さくなるためローリングシャッター歪みを抑えることができます。

ユーザーとしては被写体の動きに合わせてカメラを移動させて撮影 (流し撮り)することでもローリングシャッター歪みの影響を抑えることができます。

残像とは

Afterimage
※残像

残像は文字通り被写体が動いている場合に被写体に残像が残ってしまう現象です。露光中に被写体が大きく移動してしまうために発生してしまうため、被写体が移動する時間に比べ露光時間が短くなれば影響を抑えることができます。残像は特殊な撮影に生かされ、露光時間を長くすることで下の画像のような撮影をすることができます。きれいに下のような撮影をするためには露光時間が長く、周辺が暗く、明るい被写体が動くことでできます。反対に残像の影響を抑えるためには高速で撮影、被写体、カメラを動かさない、被写体に合わせてカメラを動かすことでできます。

※残像

まとめ

ローリングシャッター歪みも残像も撮影中に被写体が移動する際に発生する現象です。高速で撮影する、被写体とカメラを固定する、流し撮りで撮影するなどでこれらの影響を抑えることができます。

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コメント

  1. 露光ってなんですか?

    • イメージセンサでは各画素で光を電荷に変換して,その電荷の量によって明るさが決まります.ただし常に光を電荷に変換しているわけではなく,光を遮っている時間とそうでない時間があります.露光は光を遮らないで,光を電荷に変換することです.ちなみにシャッタで光を遮ったりします.

  2. コントラストってなんですか?

    • コントラストは画像の明るい部分と暗い部分の差のことで,画像編集ソフトなどでコントラストを高くすると,明るい部分と暗い部分の差が大きくなります.

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