2013年5月1日 星期三

Rolling Shutter vs Global Shutter

數位電影攝影機多半採用 CMOS 做為感光元件,現今多半的 CMOS 都採用 Rolling Shutter 做為快門的機制,許多攝影師都無法適應。主要原因是基於攝影師所受的訓練,是以往的底片曝光經驗,電影攝影機的底片前面,有機械式的片門以開角度的方式來控制曝光時間,CMOS 則採用電子的機制來控制,兩者差異非常大。
電影底片攝影機片門(圖片來源:surfacedstudio.com)

CMOS 感光元件前並沒有機械式的快門,那麼它怎麼決定曝光的時間呢?答案是軟體,機身上的韌體會依照使用者設定,而將影像輸出到儲存裝置。我們可以把 Rolling Shutter 想像成一扇鐵捲門,這個門上面有很多長條狀的區塊,每一個區塊成為一個輸出的單位。此外,也可以把它想像成 135mm 底片相機上的簾幕式快門,Rolling Shutter 可以是水平或者是垂直的方式輸出,每次輸出一個單位。
之所以採用 Rolling Shutter 主要是基於兩個原因:
1. 省電
2. 同一時間所處理的資料量較小。攝影機在處理影像的時候,同時可以將影像儲存到記憶卡上。
然而就是因為這個工作原理,造成許多攝影師的困難。

Rolling Shutter 在幾個情況下會產生殘缺的影像。
  • 扭曲變形(Skew 或者 Smear):當拍攝的物體、場景中有快速移動的物件,會因為輸出時間差,影像因而產生變形。例如:快速移動的車子、飛機螺旋槳、電風扇。攝影機快速左右移動,同樣會產生變形。
圖片來源:http://scorpionvision.co.uk
圖片來源:cdn.arstechnica.net
圖片來源:awaiba.com

  • 當拍攝現場有強烈且閃動的光線,會造成部分曝光上的缺陷,導致影像一部分曝光過度、一部分太黑,閃光燈、舞台燈光、警車上的警示燈都會造成。

圖片來源:jackcabbage.blogspot.com
經過一段時間的使用,這些問題慢慢的獲得重視,於是廠商回頭去審視以往 CCD 的科技,將它的快門技術移植到 CMOS 上,來解決這樣的問題。而這個技術就是 Global Shutter,它每次輸出一整個感光元件的影像資料,因此不會有時間差。

以下就是兩者工作上的不同邏輯:
圖片來源:美國哥倫比亞大學
每一種科技都有它的優缺點,採用 Global Shutter 的攝影機比較耗電,同時它對於攝影機上具備的運算能力要求較高。目前採用 Global Shutter CMOS 有 BlackMagic Cinema Camera 與 Sony F5/F55。現在計畫要拍高速移動的物件,數位攝影機又多了些選擇。

數位電影攝影機的進步飛快,從 2008 年 Canon 5D Mark II 到現在,也只不過短短四年。許多數位影像上所產生的問題都逐漸被揭露出來,而廠商為了市場佔有率也卯足了全勁,對於影像創作者真是最好的消息。

2 意見:

waynewei806 提到...

請問BMPCC攝影機有Global Shutter嗎?我們公司常會有中小預算的影片要拍攝,但是一般數位單眼的影像品質和後置空間已不敷使用,請問BMPCC攝影機適合嗎?謝謝!

Eric Chen 提到...

選擇攝影機與後製流程端賴製作團隊對於製作的設計,每一種攝影機都有他的優點與缺陷,請自行斟酌自己的需求來決定。