ドローン撮影におけるローリングシャッター問題

ローリングシャッター効果を理解する

センサー全体を同時に露光するグローバル シャッターとは異なり、ローリング シャッターはセンサーのさまざまな部分を異なるタイミングで露光します。この連続露光により、カメラまたは被写体が動いているときに歪みが生じる可能性があります。カーテンが窓から下りてくるところを想像してください。窓の上部が下部より先に露光されます。これは、ローリング シャッター センサーが画像をキャプチャする方法に似ています。

ドローン カメラによく見られる CMOS (相補型金属酸化膜半導体) センサーは、通常、ローリング シャッターを使用します。これは、グローバル シャッター センサーに比べてコスト効率が高く、消費電力が低いためです。ただし、ローリング シャッター メカニズムにより、これらのセンサーは歪みアーティファクトの影響を受けやすくなります。

ローリングシャッターの仕組み

ローリング シャッターは、通常上から下へ、センサーを 1 行ずつスキャンすることで動作します。各ピクセル ラインは、順番に光にさらされます。つまり、画像の上部が下部より少し前に撮影されます。この時間差はごくわずかですが (多くの場合、ミリ秒単位で測定されます)、高速で移動する物体を撮影する場合やドローン自体が動いている場合には、大きな差となることがあります。

センサーがフレーム全体をスキャンするのにかかる時間は、「読み出し時間」と呼ばれます。読み出し時間が長いほど、ローリング シャッター アーティファクトが発生する可能性が高くなります。高速なセンサーでは読み出し時間が短くなり、歪みが最小限に抑えられます。

ローリングシャッターの一般的な影響

ローリング シャッター効果は、ドローンによる写真撮影やビデオ撮影ではいくつかの異なる形で現れます。

• 揺れまたはゼリー効果:これは、ドローンが振動したり、急激な動きをしたときに発生します。画像は揺れたり波打ったりして、ゼリーの動きに似ています。
• 歪み:シーン内の垂直の直線が、撮影した画像では傾いて見えたり、歪んで見えたりすることがあります。これは、高層ビルやその他の垂直構造物を撮影する場合に特に顕著になります。
• 部分的な露出:高速で移動する物体は歪んで見えたり、部分的に露出して見えたりすることがあります。たとえば、回転するプロペラは曲がったり壊れたりして見えることがあります。
• スミアリング:コントラストの高いシーンやドローンが高速で移動すると、明るい物体が画像にスミアリングした軌跡を残すことがあります。

これらの効果により、航空写真の全体的な品質が損なわれ、プロフェッショナルに見えないものになる可能性があります。これらの歪みを理解することが、歪みを軽減する方法を学ぶ第一歩です。

ローリングシャッター効果に影響を与える要因

ドローン撮影では、いくつかの要因によってローリング シャッター効果が悪化する可能性があります。

• ドローンの速度:ドローンの速度が速いほど、カメラがシーンに対してより速く移動するため、歪みが生じる可能性が高くなります。
• カメラの動き:突然の、またはぎくしゃくしたカメラの動きは、ローリング シャッター効果を増幅させる可能性があります。スムーズで制御された動きが重要です。
• 被写体の速度:車や電車など、動きの速い被写体は歪みが生じやすくなります。
• センサー読み出し速度:センサー読み出し速度が遅いカメラは、ローリング シャッター アーティファクトの影響を受けやすくなります。
• 振動:ドローンのモーターやプロペラからの過度の振動により、揺れの影響が悪化する可能性があります。

これらの要素を理解することで、ローリング シャッターが空撮映像に与える影響を最小限に抑える対策を講じることができます。

ローリングシャッター効果の軽減

ローリング シャッターは CMOS センサー固有の特性ですが、その影響を最小限に抑えるために使用できるテクニックがいくつかあります。

• スムーズに飛行:スムーズで制御されたドローンの動きを練習します。方向や速度の急激な変化を避けます。ジンバル コントロールを使用して、カメラをスムーズにパンおよびチルトします。
• ドローンの速度を下げる:可能な場合は、低速で飛行して、カメラとシーン間の相対的な動きを減らします。
• シャッター スピードを遅くする (注意して)。シャッター スピードを遅くするとモーション ブラーが発生する可能性がありますが、ローリング シャッターの影響を隠すのに役立つ場合があります。ただし、露出オーバーには注意してください。ND フィルターを使用して、増加した光を補正します。
• ドローンを安定させる:ドローンが適切に調整され、プロペラのバランスが取れていることを確認します。これにより、振動が最小限に抑えられ、ぐらつきの影響が軽減されます。
• 後処理補正: Adob​​e Premiere Pro や After Effects などのソフトウェア ツールには、ポストプロダクションでローリング シャッターの歪みを補正する機能が用意されています。
• グローバル シャッター搭載のドローンを検討する:ローリング シャッター効果が大きな懸念事項である場合は、グローバル シャッターを搭載したドローンの購入を検討してください。これらのドローンは通常、より高価ですが、歪みが大幅に低減されます。

さまざまなテクニックを試して、特定のドローンと撮影条件に最適なものを見つけてください。慎重な飛行と後処理を組み合わせると、多くの場合、最良の結果が得られることを覚えておいてください。

ジンバル安定化の役割

ジンバルは、カメラを安定させるため、ほとんどの最新ドローンの重要なコンポーネントです。適切に機能するジンバルは、カメラの揺れや振動を最小限に抑え、ローリング シャッターの影響を大幅に軽減します。ジンバルはドローンの動きを積極的に補正し、カメラを安定して水平に保ちます。

最適なパフォーマンスを確保するには、定期的にジンバルを調整してください。損傷や摩耗の兆候がないか確認し、故障した部品があればすぐに交換してください。滑らかで安定した空中映像を撮影するには、ジンバルを適切にメンテナンスすることが不可欠です。

シャッタースピードとその影響を理解する

シャッター速度は、ローリング シャッター効果の感じ方に重要な役割を果たします。シャッター速度を速くすると動きを止めることができますが、ローリング シャッターによる歪みを強調することもあります。逆に、シャッター速度を遅くするとモーション ブラーが発生し、ローリング シャッター効果が隠れてしまうことがあります。ただし、シャッター速度を遅くする場合は、照明条件と露出オーバーの可能性を慎重に考慮する必要があります。

ニュートラル デンシティ (ND) フィルターは、ドローン フォトグラファーやビデオグラファーにとって不可欠なツールです。カメラに入る光の量を減らし、明るい状況でも露出オーバーにならずにシャッター スピードを遅くすることができます。ローリング シャッター効果を最小限に抑えたい場合に特に役立ちます。

補正のための後処理技術

飛行とカメラの設定を慎重に行っても、空撮映像にローリング シャッター歪みが残る場合があります。幸いなことに、いくつかの後処理技術を使用してこれらの歪みを修正できます。

• ローリング シャッター修復ツール: Adob​​e Premiere Pro や After Effects などのソフトウェアには、ローリング シャッターの歪みを修正するための専用ツールが含まれています。これらのツールは映像を分析し、センサーの連続露出を補正しようとします。
• ワープ スタビライザー: Adob​​e Premiere Pro のワープ スタビライザー効果は、揺れた映像を滑らかにし、ローリング シャッターによって生じる揺れを軽減するのに役立ちます。
• 手動調整:場合によっては、特定の歪みを修正するために映像を手動で調整する必要があります。これには、画像の遠近感、傾斜、回転の調整が含まれる場合があります。

後処理は効果的ですが、アーティファクトが発生したり、画像全体の鮮明度が低下したりする可能性があることにも注意が必要です。したがって、撮影プロセス中にローリング シャッター効果を可能な限り最小限に抑えることが最善です。

グローバルシャッタードローン：解決策か？

画質と精度が最も重要となるプロフェッショナルな用途では、グローバル シャッターを搭載したドローンが大きな利点となります。グローバル シャッター センサーはフレーム全体を同時に露出し、ローリング シャッターによる歪みを排除します。これにより、特に動きの速い被写体を撮影する場合やドローンが移動しているときに、より鮮明で正確な画像とビデオが得られます。

ただし、グローバル シャッター ドローンは、ローリング シャッター ドローンよりも一般的に高価です。また、消費電力が高く、重量が重くなる傾向があります。したがって、グローバル シャッター ドローンに投資するかどうかの決定は、具体的なニーズと予算によって異なります。