par 4 commentaires

hélice et rolling shutter effect
Concernant l’art de la photographie, j’avais déjà fait un article sur le phénomène du repliement du spectre, qui est responsable par exemple de la roue qui tourne en sens inverse sur une vidéo d’une voiture qui roule.
Aujourd’hui, je vais vous exposer un autre problème lié au fonctionnement des capteurs photos de nos appareils : le rolling shutter effect, ou si on traduit, l’effet de l’obturateur déroulant.

Prendre une photo avec un appareil photo numérique tels que celui d’un téléphone portable, c’est exposer une surface photosensible d’un capteur CCD ou CMOS à l’image d’une scène. Le capteur CDD est constitué d’une matrice de pixels où chaque pixel va capturer une partie de l’image.

Pour des raisons de coûts et parfois technique, le fonctionnement des capteurs photos est tel que tous leurs pixels ne prennent pas la photo exactement au même moment : les pixels du capteur sont mis en marche les uns à la suite des autres :

rolling shutter
Visualisation de la progression du front de pixels en train de prendre la photo (source de l’image)

Généralement, il n’y a rien de problématique avec cette méthode : le balayage de l’ensemble des pixels se fait suffisamment rapidement pour que la photo obtenue soit correcte. Un problème peut cependant survenir quand on prend en photo un objet qui se déplace relativement rapidement.

Dans ce cas, entre le moment où les premiers pixels ont capturé leur partie de l’image et le moment où les derniers pixels prennent la leur, le sujet (ou le photographe) s’est déplacé. L’image est alors déformée :

Ici, le photographe s’est déplacé vers la droite. Le haut de l’image ayant été pris très légèrement avant le bas, ce dernier se retrouve un peu plus à gauche :

skewed image
Ici, les gratte-ciels semblent obliques (source)

Sur des objets en rotation périodique, l’effet est encore plus surprenant, voire déroutant, comme c’est le cas dans l’image d’illustration en en-tête, présentant une hélice d’avion (notez que l’image, bien que déformée, .reste parfaitement nette : ce n’est donc pas une question de temps d’exposition).

Ces déformations spectaculaires peuvent sembler surréalistes mais elles sont prévisibles : connaissant la vitesse de déplacement ou de rotation du sujet et de la vitesse de balayage de l’ensemble de la matrice de pixels. Il existe ainsi des petits simulateurs pour essayer de jouer sur ces deux paramètres. L’image animée suivante vient d’un de ces simulateurs :

rolling shutter animation
(source de l’animation : cette présentation)

Si ici je n’ai pris l’exemple que d’un capteur numérique avec des pixels, l’effet est également présent sur les appareils photos argentique traditionnels. Il est alors la conséquence de l’obturateur mécanique qui vient descendre au dessus de l’objectif et n’exposer alors qu’une partie de la pellicule à la lumière à la fois.

Pour éviter ces problème, il existe aujourd’hui des appareils photos où l’ensemble du capteur photo est exposé en même temps à la lumière. Ces appareils sont plus chers car ils nécessitent un système numérique de meilleure qualité, en particulier pour enregistrer tous les pixels de la photo d’un seul coup.

Pour finir, voici une vidéo de SmarterEveryDay sur le sujet :

image d’en-tête de Jason Mullins

4 commentaires

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Jack a dit :

merci pour cet article ;
en complément youtube sur le même sujet (si besoin..) il me vient les chaînes suivantes :

standupmaths Rolling Shutter Explained on the Cheap qui propose un code python pour le faire sois même (le Copyright est de l'humour british envers Destin)

et The Slow Mo Guys Inside a Camera at 10,000fps - The Slow Mo Guys qui filme au ralenti différente vitesse d'exposition.

Les liens envoient directement aux passages sympa.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Jack : utiliser python pour prendre la nth ligne dans la nth image de la vidéo jusqu’à avoir balayé toute la hauteur de l’image : génius !


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