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.

16 comentarios:

Roger Moline Navarro dijo...

La lumix DMC-FT1, lleva CCD no?

Creo que si es asi, ya no me lo voy a pensar mas... has sabido algo de la camara a parte del video del quad ?

Gracias

Anónimo dijo...

el efecto ese gelatina es mas incomodo q el efecto traqueteo o sin estabilizar de algunos videos

a mi entender marea mas.

CEPORRILLO dijo...

Eres un makina.....esta entrada le va a venir muy bien a un colega biker.

Ahora entiendo porque tardas tanto en publicar.......sigue asi sin prisas.

gerardo dijo...

excelente aporte, muy interesante y muy bien explicado, justamente estoy pensando en pillarme unw helmet cam, etoy pensado en una opcion mas ascequible una go pro hero 5 wide, o estirarme por la contourhd (Cmos) lo que me hace mirar un poco mas de informacion, estare atento por si pruebas la contourhd,
tambien ecepto sugerencias..
saludos desde tenerife y gracias por tu labor..

Robert Moix dijo...

Muy buen artículo. De todas formas, los CCD's han llegado ya a su punto más álgido y quedan pocas mejoras que hacer. En cambio los CMOS aun tienen camino para evolucionar y parece ser que la tendencia del mercado es a usarlos. Todas las cámaras reflex que sacan ya van con CMOS y las de vídeo también. Auque las más pros todadía usan CCDs (FIT, IT...). Aunque hay alguna pro que tb utiliza CMOS (SonyEX1, la Redone...). Veremos como evoluciona...

Yarik dijo...

Interesantisimo...que opinas de esta camara, la ContourHD... te dejo un link del sitio donde la hemos visto: http://helmetcameracentral.com/2009/04/27/vholdr-contourhd-the-worlds-first-hd-wearable-camcorder/

montonm dijo...

Robert, cierto que parece que las CMOS están en alza. Y por lo visto ya saben fabricar cámaras "sencillas" con CMOS que no tengan esos problemas. (Por ejemplo la Canon Vixia HF11. Sigo alucinando con lo bien que estabiliza esa cámara...).
Entonces la pregunta es ¿porque no lo solucionan en todas las cámaras?
Será que venden casi lo mismo...

¿sabes que la primera vez que leí "rolling shutter" fue en un comentario tuyo sobre la FC100?

montonm dijo...

Yarik, gracias
la Contour HD parece por fuera tan acertada como la VholdR "normal" y por dentro me gusta que hayan metido más resolución, más angular y el modo 60 fps.
Pero si algo ya he aprendido es que no hay que fiarse de especificaciones técnicas sin más. En "helmetcam" la única manera es probar...

moncho dijo...

buenas.puedes contestarme a pilot8loverakel@hotmail.com porfavoer y expklicame una duda?es la misma camara la vholdr? que la contour hd? esque me venden la vholdr pero es de menos calidad que la contour?es de la misma marca pero la contour es mas nueva?mas resolucion?saludos y gracias porfa.657817255

montonm dijo...

Moncho,
la vholdr, la Contour HD y la Contour HD 1080 son exactamente iguales por fuera, del mismo fabricante.
Cambia la resolución.
Solo he probado la primera, pero vistos los videos de las otras dos, salvo que el asunto económico sea decisivo vale la pena la nueva Contour HD 1080, incluso aunque haya que esperar unos días a que lleguen a España...

Kevin dijo...

Buenas, me ha gustado mucho tu explicación sobre los sensores, no los conocía tan bien, tengo un par de preguntas para hacerte, por qué la Go Pro por ejemplo utiliza sensor CMOS?

Después, yo tengo una Midland XTC-200 para grabar mis rutas de MTB, al pasarlas al ordenador y al iMovie, este me da las opciones de Estabilización de vídeo y aparte la de reducir el efecto gelatina, que me interesa más? El estabilizador resta calidad de imagen verdad? Quita calidad el pasarle el filtro del efecto gelatina?

Te dejo un enlace a un vídeo mío en el que no he utilizado nada, es el vídeo tal cual sin pasar por el estabilizador ni por la reducción del efecto gelatina.
http://www.youtube.com/watch?v=K4l1MpWeohk

Qué crees que me interesa para mejorar la calidad de los vídeos?
Muchas gracias y un saludo desde Vila-Real!

montonm dijo...

Kevin,
supongo que CMOS es mas barato, casi todas las cámaras "sencillas" son CMOS ( y cada vez más de las "buenas" tambien)
El estabilizador no tiene porque restar calidad de imagen, y lo del reductor de wobble, no estoy seguro de que sea eficaz... pero lo mejor es probar y comparar.
No conocía la Midland. Por el video que pones tengo la impresión de que si estabilizas el wobble se notará (tal cual esta ahora, no demasiado). Quizás podrías intentar a acoplarle un adaptador angular no demasiado fuerte. Con eso y una buena colocacion de la cámara quizás los movimientos no molestan demasiado y te olvidas de estabilizar y del wobble.

Un saludo.

Kevin dijo...

Ok gracias, estoy utilizando el estabilizador del iMovie 11 y algo se nota, pues la cámara graba decentemente a 720p y es muy dura y compacta, el soporte lo he personalizado un poco para que quede bien fija, a que te refieres con acoplarle un adaptador angular? No es un angular no? Pues la cámara da 140º de angular a 720p, está bastante bien.
Saludos.

montonm dijo...

Kevin,
Creo que las imagenes de tu video están muy lejos de 140º, y supongo que no las habras recortado...
He visto que el objetivo de tu cámara es bastante pequeño, por eso no creo que sea muy dificil adaptarle un angular.
Pienso que mejoraría.
Un saludo.

Kevin dijo...

El angular de la cámara es de 140º, además lo he comparado con mi anterior "Shitcam" y con la Go Pro de un compañero de rutas, no van a mentir en las características técnicas, tanto en internet como en la misma caja de la cámara, no es muy conocida pero tiene una relación calidad/precio muy buena, se que sabes mucho de este tema pero no se por que dices que no tiene un angular de 140º, te dejo un link con las características, saludos.
http://www.blauden.com/minicamara-deportes-midland-xtc-200-de-alta-definicion-hd-720p

montonm dijo...

Kevin,
como no he tenido la cámara no puedo medir el ángulo, pero tu si puedes hacelo:
Coloca una cinta métrica en la pared y coloca la cámara a una distancia determinada de la pared. Con un poco de trigonometría calculamos el ángulo de visión diagonal (el más alto posible). Y estate seguro que si tomas bien las medidas puedes pasar completamente de lo que diga el fabricante...
Si me das los datos lo pogo en el post adecuado:
http://jelmetcamexperience.blogspot.com/2010/05/variedad-de-angulares.html
Entonces... si no lo he medido , ¿porque digo que no llega a 140º?
Las imagenes de tu video no "me parecen" de una cámara con mucho angular, pero puedo equivocarme.
Saludos.