28 abril 2009

CMOS: wobble - el efecto gelatina -

Despues de algunos tropiezos con la estabilización de video y de intentar en vano mejorar algunos resultados he llegado al fondo del asunto: El "efecto gelatina", tambien conocido como "wobble", "jello effect", o simplemente el "rolling shutter" característicos de los sensores CMOS.

¿De que estamos hablado?
Ya he comentado alguna vez en el blog el temblor que en algunos videos se produce despues de estabilizar. Lo achacaba al principio a una lente que deformaba demasiado la imagen, y aunque a lo mejor eso tambien ayuda, el principal culpable es el sensor CMOS responsable de la adquisición de imágenes en algunas de las cámaras de video y de fotos que hay en el mercado.

Para empezar, veamos un ejemplo bastante claro:



¿Porqué?... CCD frente a CMOS

Los sensores utilizados por las cámaras suelen ser del tipo CCD ó del tipo CMOS. Son tecnologías bastante diferentes con sus ventajas e inconvenientes pero, para el caso que nos trae, la diferencia es que el primero usa un "obturador total" (global shutter) y el segundo un "obturador de cortinilla" (rolling shutter).

Esto significa que en un CCD el sensor de imagen "escanea" toda la imagen en el mismo instante de tiempo (toda a la vez), mientras que un CMOS "escanea" la imagen línea a linea, de arriba a abajo, por ejemplo, de manera que desde que graba la primera línea hasta que graba la última de cada fotograma puede llegar a pasar hasta 1/30 segundos, y en este tiempo, aunque sea muy poco... el sujeto o la cámara pueden haberse movido.

Mirad este video de una moneda girando y un CMOS de buena calidad pero incapaz de "fotografiar" toda la moneda en el mismo instante de tiempo:



No es un problema de calidad de cámara. Es simplemente que las CMOS no son apropiados para grabar movimientos rápidos. Mirad este VIDEO comparativo de dos cámaras gemelas donde la diferencia es solo el sensor de imagen.

Efecto sobre una MTB
Un video helmetcam se caracteriza por movimientos bruscos de la cámara. Muchos videos sin estabilizar aparecen completamente agitados. (en mi opinión imposible verlos correctamente). Ahí ni se ve el efecto gelatina ni ningun otro... simplemente se ve todo movido. Pero un proceso de estabilización, por ejemplo con el SteadyHand, es capaz de corregir el movimiento, recolocando los fotogramas... pero es incapaz de corregir el "wobble". No está preparado para estirar o encoger la imagen.

Un caso concreto de dos fotogramas, (parciales pero sin escalar), casi seguidos tomados de mi último video:


Los fotogramas estan separados por 2/30 segundos (esto es... sólo otro fotograma por medio) En el primero la cámara estába moviéndose hacia abajo lo que tuvo como resultado que la imagen aparece "estirada" mientras que una fraccion de tiempo despues la cámara vibraba hacia arriba, con lo que la misma imagen (prácticamente) aparece "comprimida". En el video, aunque no de forma exagerada se nota el efecto gelatina.

Hay formas de corregirlo pero no debe ser fácil con un video complejo. Aqui se ve un caso muy sencillo. Aunque la calidad es bastante pobre, se aprecia bien la idea:



Tambien es cierto que algunas cámaras CMOS pueden, mediante su propia electrónica, corregir al menos parcialmente el wobble. Por ejemplo, la POV.1 usa un sensor CMOS con "electronic global shutter" y parece que no lo hace mal, porque no he detectado el efecto gelatina, ni siquiera despues de estabilizar los videos.

Y todo este rollo, ¿para que?
Quien esté pensando en una cámara para helmetcam en una MTB para uso , digamos... off-road, debería tenerlo claro:
O la cámara esta especialmente preparada para resolver el efecto rolling shutter o mejor huir de los sensores CMOS. Si se está pensando en grabar sólo por carreteras o caminos lisos y pasar de estabilizacion pues bueno... vale, se admite CMOS como animal de compañía.

Seguro que hay mucho que debatir sobre esto... nos vemos en los Comentarios.

El que se haya quedado con ganas puede tener mas información AQUI. En ingles pero con algunos gráficos bastante ilustrativos.

24 abril 2009

Del primer cielo a la Botalaria. (prueba de VholdR)

Una nueva cámara remitida por ActionCameras.es para hacer unas pruebas y comentar los resultados. En este caso se trata de la VholdR, que se sitúa en el grupo de las cámaras específicas "sencillas", compactas, de de una sola pieza, como las mas conocidas Oregón ATC ó las GoPro.

La cámara es muy simple y fácil de usar y sin embargo tiene un diseño muy bien estudiado y eficaz para cumplir su cometido:

- Solo graba, no tiene pantalla para ver lo grabado. Ni falta que hace... lo normal es ver el video en casa despues de descargarlo en el PC.

- Configuración única. No hay opciones de ningún tipo. Tampoco veo que hagan falta más. Se supone que si hay una buena, el resto serían... peores.

- Sólo dos botones: Encender-apagar y REC-PAUSE, bien diferenciados y, sobre todo el segundo, perfectamente accesible con guantes, sin mirar y sin ninguna duda sobre de en que posición ha quedado.

- Sonidos (bip) bien audibles que informan perfectamente al accionar la cámara. Fundamental, porque la mayor parte de las veces la llevarás en sitios donde no la puedes ver ni sus botones ni los led.

- Diferentes sistemas de anclaje para elegir y sencillo sistema de bayoneta para montar y desmontar. Como debe ser... una vez encontrada la posicion correcta lo que conveniente es dejar el soporte fijo y desmontar sólo la cámara... en un segundo se hace. Además, el sistema giratorio de la lente hace que la cámara se pueda colocar en cualquier posición, vertica,l horizontal o boca abajo.

- Laser de "calibración". Un sistema con un par de punteros laser sirve para saber donde está apuntando la cámara y si ha quedado bien nivelada. Bastante útil y exclusivo de este aparato, aunque supongo que será lo que hace que la camara sea más cara que el resto de las de su categoría.

Con una tarjeta microSD de 2 GB gastarás antes la batería que la tarjeta. Unas 2 horas y media de video, con la batería nueva y competamente cargada.

Como veis, considero que la cámara está bastante bien diseñada. Pienso que podría haber sido algo más pequeña y mas resistente al agua (supongo que unas gotas las aguantaría, pero no una lluvia en condiciones...).

En cuanto a la imagen, primero un video con los amigos de "Anem a esmorçar a tota paleta" y la magnífica senda que ha acondicionado Jaume Extrem para el DH de Borriol. Lo he editado algo largo y procurando meter tomas por terrenos variados para que sea más útil que cada uno pueda sacar su propias conclusiones:


Del 1er cielo al DH de Borriol from montonm on Vimeo.

En cuanto a calidad de imagen, la resolución es suficiente, con 640 x 480 vale para verlo vien en el PC y para compartirlo por internet, salvo que nos queramos poner muy exquisitos. El angular de la cámara es bastante acertado, la capacidad de la cámara resolver sombras y luces es bastante buena y el color aceptable, sin pasarse.

El sonido es francamente malo. Para mi no es demasiado importante, pero si se quiere incluir comentarios sobre la marcha o "ruido de bici" resulta prácticamente inservible, incluso a baja velocidad.

El único problema serio que le encuentro surge con la estabilización de imagen. Para un uso "auténticamente" MTB ver el video sin estabilizar es duro, (esto no deja de ser una opinión personal, la red está llena de videos tal cual salen de la batidora...) . Y resulta que el estabilizado tiene sus dificultades con la VholdR.

Por alguna razón, en los tramos de mas traqueteo, los fotogramas, ademas de moverse, se deforman, se estiran y encogen, y eso no lo puede corregir ningun estabilizador que yo conozca.
Supongo que será el tipo de "obturador", imagino que en lugar de registrar cada fotograma en el mismo instante, lo graba por lineas (de arriba a abajo, por ejemplo). Y así cuando la camara se agita de arriba a abajo se "estira" la imagen y si se agita de abajo a arriba se "encoge".

Se puede comprobar que las tomas mas tranquilas, (al pricipio del video) se ven bastante bien, mientras que los tramos accidentados, pese a que estan bien estabilizados, no llegan a verse fluidos.

Esto, que para mi es un problema, habitual en bastantes cámaras, quizás no deba considerarse un "defecto". De hecho para grabar por asfalto no parece molestar en absoluto pero lo cierto es que para MTB, pues...

Si alguien tiene interés puede ver y descargar una muestra de video original, sin ningún tipo de edición AQUI.

CONCLUSIÓN:

Una cámara "específica" para deportes que SÍ funciona y que SÍ está bien pensada para ese uso, con una calidad de imagen aceptable aunque sonido malo.

Mas útil para grabar por carreteras y pistas que por caminos accidentados debido a lo imposible de coseguir una estabilización perfecta.

Un buen producto pero con un precio alto, que la coloca en una posición un tanto difícil. En la misma banda que cámaras de fotos muy completas que hacen video con mucha mejor calidad.