O Efeito Rolling Shutter

Esta semana eu estava olhando as postagens no Google+ quando vi algo que chamou a atenção. Veja ao lado. As pás da hélice do avião aparentam estar soltas no ar. Este é um tipo de distorção em filmagens feitas com câmeras digitais que utilizam sensores do tipo CMOS.
Diferente dos sensores do tipo CCD, eles não fazem a leitura da imagem de uma só vez, mas através de uma varredura, produzindo um efeito que ficou conhecido como  Rolling Shutter.
Pelo fato de as câmeras digitais estarem usando cada vez mais os dispositivos CMOS, por serem mais baratos e por gastarem até 100 vezes menos energia do que os CCD, poupando com isso as baterias, acredito que este efeito se tornará cada vez mais popular, e pode ocorrer não só nas filmagens como também nas fotografias. Veja:
Hélices de um avião que parecem ter sido amolecidas pelo calor. (fonte: Flickr)
Note que as pás do rotor do helicóptero parecem ter sido "penteadas" para trás. (fonte: Wikipedia) 
No caso do iPhone 4 as imagens são capturadas desde o canto superior esquerdo até ao canto inferior direito. - See more at: http://www.kerodicas.com/geral/artigo=37252/#sthash.hj57cEJb.dpuf
No caso do iPhone 4 as imagens são capturadas desde o canto superior esquerdo até ao canto inferior direito. - See more at: http://www.kerodicas.com/geral/artigo=37252/#sthash.hj57cEJb.dpuf
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No caso do iPhone 4 as imagens são capturadas desde o canto superior esquerdo até ao canto inferior direito. - See more at: http://www.kerodicas.com/geral/artigo=37252/#sthash.hj57cEJb.dpuf
A varredura dos sensores CMOS pode ser feita de várias maneiras, de cima para baixo, esquerda para a direita ou, por exemplo, no caso do iPhone 4, na diagonal, desde o canto superior esquerdo até o canto inferior direito. Quando o objeto está se movimentando muito rapidamente, dependendo da frequência de rotação, no caso específico das hélices, e da frequência de varredura, surgirão ocasionalmente estas distorções. Vou usar uma animação da Wikipedia para entendermos um pouco melhor.
Nesta varredura, em 24 frames, feita na horizontal e de cima para baixo, um disco multicolorido em rotação é "filmado", ou poderia ser "fotografado" como se fosse, por exemplo, a hélice de um avião. Cada fresta corresponde a um frame, numerado de 1 a 24. Note no final a grande distorção que ocorre na imagem obtida do disco. Assim funcionam os sensores CMOS. Já nos sensores CCD não ocorre este efeito, porque a imagem é obtida como um quadro completo e de uma só vez.
O vídeo a seguir mostra bem nitidamente que esta distorção depende da frequência da filmagem. No caso, o efeito é obtido mais claramente quando a frequência da câmera chega a 4.000 frames por segundo.



Outro vídeo que também achei muito interessante, em que se nota o efeito nas lâminas, é este a seguir, de uma pessoa tocando um instrumento africano, conhecido como Kalimba.

 
Fontes:
http://www.kerodicas.com/geral/artigo=37252/
http://eletronicos.hsw.uol.com.br/questao362.htm (Comparações entre os sensores CMOS e CCD)
http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter
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