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L'obturateur roulant peut être mécanique ou électronique . L'avantage de l'obturateur roulant électronique réside dans la capacité du capteur d'image à continuer de capter les photons pendant l'acquisition, augmentant ainsi la sensibilité. On le retrouve sur de nombreux appareils photo et caméras vidéo numériques équipés de capteurs CMOS . L'effet est particulièrement visible lors de la prise de vue de mouvements extrêmes ou de flashs lumineux rapides. Si certains capteurs CMOS utilisent un obturateur global, la majorité des modèles disponibles sur le marché grand public sont équipés d'un obturateur roulant.
Les capteurs CCD (dispositifs à transfert de charges) sont une alternative aux capteurs CMOS, généralement plus sensibles et plus coûteux. Les appareils photo à base de CCD utilisent souvent des obturateurs globaux, qui prennent une image représentant un instant précis et ne souffrent donc pas des artefacts de mouvement causés par les obturateurs à balayage.
Effets de distorsion
Les volets roulants peuvent provoquer des effets tels que :
- Effet de flou . Ce phénomène (aussi appelé effet de gelée ) apparaît lorsque l'appareil photo vibre, par exemple lors de prises de vue à main levée avec un téléobjectif, ou depuis un véhicule en mouvement. L'effet de rolling shutter provoque un flou anormal sur l'image.
- Distorsion . L'image se courbe en diagonale dans une direction ou une autre lorsque la caméra ou le sujet se déplace latéralement, exposant ainsi différentes parties de l'image à des moments différents. La distorsion est une manifestation mineure du phénomène de flou décrit précédemment.
- Repliement spatial . Lorsque le mouvement de la caméra ou de l'objet est trop rapide, l'échantillonnage des pixels adjacents verticalement ne respecte pas le théorème d'échantillonnage. L'imagerie d'une hélice tournant rapidement en est un exemple. Le flou de chaque pale est dû à la vitesse de rotation de l'hélice, quasi identique à celle de la lecture de l'image par la caméra. Vue perpendiculairement à un ventilateur tournant dans le sens horaire, l'image montre que les pales de gauche sont plus fines que d'habitude, tandis que celles de droite sont plus épaisses et peuvent même sembler déconnectées en leur centre.
- Le repliement de spectre temporel , notamment en cas d'exposition partielle , se produit lorsque le flash de l'appareil photo ne s'active que pendant une partie du temps d'exposition. Dans une image donnée, l'éclairage du flash peut n'être présent que pour certaines lignes de pixels. Par exemple, le tiers supérieur de l'image peut être fortement éclairé par le flash, tandis que les deux tiers inférieurs sont sombres, car le flash était éteint au moment où cette partie du capteur CMOS a été enregistrée. La différence entre ces deux parties distinctes de l'image peut paraître étrange. Des problèmes similaires peuvent survenir avec un éclairage fluorescent, des effets stroboscopiques, la foudre ou toute situation extrême impliquant des mouvements ou des éclairs très rapides entre deux prises de vue par le capteur CMOS.
Les effets de l'obturateur roulant peuvent s'avérer problématiques pour le tournage d'effets visuels. Le procédé de matchmoving permet d'établir la perspective d'une scène à partir d'un seul instant, mais cette technique est complexe avec un obturateur roulant qui crée plusieurs instants au sein d'une même image. Le résultat final dépend de la vitesse de lecture du capteur et de la nature de la scène filmée ; en règle générale, les caméras de cinéma haut de gamme offrent des vitesses de lecture plus rapides et, par conséquent, des artefacts d'obturateur roulant moins prononcés que les caméras d'entrée de gamme.
Les images et les vidéos présentant une distorsion due à l'effet de rolling shutter peuvent être améliorées par des algorithmes de rectification ou de compensation de cet effet . La mise en œuvre de ces algorithmes fait l'objet de recherches actives.
Cet effet peut être exploité comme une attaque par canal auxiliaire pour obtenir les clés secrètes de certains lecteurs de cartes à puce : l’attaquant filme la LED d’alimentation du lecteur pendant qu’il effectue une opération cryptographique, puis analyse la vidéo pour identifier de brèves fluctuations de tension. Grâce à l’effet de l’obturateur roulant, la vidéo révèle ces fluctuations avec une résolution plusieurs ordres de grandeur supérieure à la fréquence d’images de la caméra. Connaissant l’algorithme utilisé et son implémentation dans la puce, l’attaquant peut alors déduire la clé. L’analyse de la vidéo est équivalente à la mesure de la consommation électrique à l’oscilloscope, mais moins invasive.
Effet simulé d'un volet roulant sur un disque en rotation (cliquez pour l'animation)
Distorsion sur une photographie prise depuis une voiture roulant à 80 km/h (50 mph). Les objets au premier plan, comme la clôture et le portail, sont déformés, tandis que les objets plus éloignés à l'arrière-plan, comme la falaise , apparaissent normaux.
Un exemple similaire à celui vu dans Une Delage au Grand Prix de l'Automobile Club de France de 1912
Un hélicoptère Eurocopter EC-120 – les pales du rotor semblent être plus inclinées vers l'arrière que d'habitude en raison de l'effet de volet roulant.
