CMOS Rolling Shutter

Aktuelle Videokameras und Digitalkameras mit Videoaufnahmefunktion sind mit einem CMOS Aufnahmechip ausgestattet. Der zugehörige Rolling Shutter schreibt Bildinformationen zeilenweise zeitlich versetzt gestartet auf. Dies führt zu Bildfehlern bei schneller Schwenks und stärkeren Vibrationen der Kamera. Senkrechte Bildkanten erscheinen dann gekrümmt/verbogen. Ferner kann es zum "gummiartigen Schwabbeln" im Video kommen. Bei unbewegten Objekten und unbewegter Kamera tritt dieser Effekt natürlich nicht auf.

Wie sich der Rolling-Shutter-Effekt in der Praxis auswirkt, kann man z.B. in diesen Videos sehen:

http://vimeo.com/4987665

Gegen diesen Effekt kann man aber in der Nachbearbeitung etwas unternehmen.

Von Foundry wird ein Plug-in für Adobe After Effects CS3/CS4 angeboten der den Rolling-Shutter-Effekt nach einer Bewegungsanalyse neutralisiert, dafür sind dann aber ca. 460 Euro auszugeben.

Von Gutspoth wird dagegen kostenlos der Freeware Deshaker angeboten bei dem entsprechenden Paramater eingestellt werden können um den Rolling Shutter Effekt herauszurechnen. Diesen Deshaker findet man hier:

Deshaker V2.4

Für verschiedene Kameras werden in der Bedienungsanleitung entsprechende Settings vorgeschlagen:

Bedienungsanleitung zum Deshaker V2.4

Um das nötige Korrekturwerkzeug zu vervollständigen benötigen wir noch:

VirtualDub und evtl. das MPEG2-Plug-in dazu oder gleich VirtualDubMod

Um HDV und H.264-MOV Clips in AVI für VirtualDub zu transkodieren kann man auch das kostenlose Tool MPEG Streamclip einsetzen. HDV kann man auch direkt z.B. mit VirtuaDubMod importieren oder in das normale >VirtualDub mit dem MPEG2-Plig-in. Um H.264-AVC in ein solches AVI-Zwischenformat zu transkodieren muss man andere Transkoder einsetzen, zum Beispiel den AVCHD-Konverter von Grass Valley aus Edius Neo oder man exportiert aus Studio 14 HD heraus in MPEG2-HD.

Für die Ausgabe-Komprimierung aus VirtaulDub heraus wird noch ein Encoder benötigt. Ich nehme dafür den PICVideoM-JPEG, der nach der Installation von Pinnacle Studio sich zum Beispiel auf dem System einfindet. PICVideoM-JPEG benötigt relativ wenig CPU-Leistung und er führt zu einer guten Bildqualität. Der Workflow wird gesteigert, wenn Video vom Audio getrennt sind und erst später wieder zusammengefügt werden. Den Encoder kann man hier erwerben. Um die besten Ergebnisse mit diesem Encoder zu bekommen, sollte die voreingestellte Standard-Kompression nicht verwendet werden. Für eine optimale Bildqualität und Vorschaugeschwindigkeit hat sich eine Videoqualität von 17 oder 18 mit 1:1:1 Subsampling bewährt. Die Vorschaugeschwindigkeit wird weiter gesteigert mit einem Subsampling von 4:2:2. Die beste Bildqualität wird nach Festlegung der Qualität auf 20 bei einem Subsampling auf 1:1:1 erzielt, die Vorschau auf dem PC kann dann aber schon gehemmt sein. Die Option "2 fields of more then 240 lines" sollte deaktivierst sein. Wenn diese Option angewählt ist, wird Interlacing bei Videos, die mehr als 240 Zeilen haben, angewendet, was die Bildqualität verringert. Ferner sollte "Advanced Deblocking" in den Dekomprissionseinstellungen abgewählt werden. Wenn das Deblocking deaktiviert ist, erhält man eine verbesserte Wiedergabegeschwindigkeit des mit PICVideoM-JPEG komprimierten Videos.

Kurzer Workflow für HDV-Ausgangsmaterial:

  1. Wir starten VirtualDubMod und importieren den HDV-Clip. Ich empfehle den Clip erst zu deinterlacen!

  2. Wir wählen als Filterung in VirtualDubMod nun den Deshaker aus und stellen die Korrektur für den Rolling-Shutter Effekt ein:



    In der Bedienungsanleitung zum Deshaker werden je nach Kameratyp einige Vorschläge unterbreitet, z.B.:

    Canon HV20, at 1440x1080 25p: 38%

    Ist der Kameratyp nicht dabei, muss man eigene Tests durchführen um den geeigneten Wert zu finden.

    Wir stellen nun die übrigen Parameter für Pass 1 ein, wie es hier in der Homepage schon anderer Stelle zum Deshaker beschrieben wurde und starten die Filterung.

  3. Nun geht es mit der Parametereinstellung im zweiten Pass des Deshaker-Filters weiter. Hier ist besonders auf die Wahl des passenden Zoom-Factors zu achten damit die Ränder sauber entfernt werden. Wir starten jetzt die zweite Filterung.

  4. Jetzt können wird das korrigierte Video mit der eingestellten PICVideoM-JPEG-Komprimierung (sh. oben) in eine Datei ausgeben und in unserem Videoschnittprogramm damit weiter arbeiten.

Detailliertere Bedienung von VirtualDub mit Deskaker habe ich schon an anderer Stelle der Homepage beschrieben.

Nachtrag 16.03.2018: Gut Ding braucht Weile!

Zwischenzeitlich hat sich allerhand geändert, die Videoschnitthersteller bieten jetzt Videostabilsierungen in ihren Programmen an die auch Probleme mit dem Rollig-Shutter beseitigen, dazu gehören z.B. die Programme:

  • EDIUS Pro 9.x
  • proDAD PRODRENALIN V2

Heutzutage kann man das Rollgs-Shutter Problem sogar aus Aufnahmen die aus einer ActionCam stammen relativ leicht entfrenen.

Viel Erfolg bei der Korrektur des Rolling-Shutters!

17. August 2009, 16.03.2018

Ihr Bruno Peter Hennek


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