بقلم ياسمين القليش

إذا سبق لك تشغيل طائرة بدون طيار، فمن المرجح أنك لاحظت في مرحلة ما اهتزازًا غير طبيعي في لقطاتها. يبدو هذا التشوه عادةً كما لو أن شخصًا ما هز الكاميرا أثناء التصوير، مما يخلق تأثيرًا يُعرف باسم «تأثير جيلي». اكتسب العرض هذه التسمية بسبب تشابهها مع الحلوى الشهيرة، لكنه يُعرف رسميًا باسم تأثير الغالق المتدحرج.

يشرح هذا المقال أسباب تأثير جيلي، والاختلافات الرئيسية بين أنواع الغالق، وكيفية إصلاح تأثير الغالق المتدحرج.

جدول المحتويات

1. أسباب تأثير جيلي
   1. اختلال توازن المروحة 
   2. أنواع الغالق: المتدحرج، والعالمي، والميكانيكي
2. كيفية إصلاح تأثير الغالق المتدحرج

الشكل 1: تأثير جيلي في لقطات طائرة بدون طيار للمناظر الطبيعية (بوب هودج)

أسباب تأثير جيلي

ينتج تأثير جيلي في لقطات الطائرات بدون طيار عن عاملين رئيسيين: الاهتزازات التي تنتجها الطائرة نفسها، والطريقة التي يلتقط بها مستشعر كاميرا الطائرة الإطارات.

اختلال توازن المروحة والاهتزاز 

من المعروف أن اختلال توازن المروحة يسبب اهتزازات غير مرغوب فيها يمكن أن تقلل من كفاءة طيران الطائرة بدون طيار. وبالإضافة إلى أداء الطيران، يمكن أن يؤثر الاهتزاز على وظائف الطائرة الأخرى، مثل التصوير الجوي وجمع البيانات، والتي تعتمد على تدفق فيديو ثابت.

للمزيد من القراءة: كيفية تقليل اهتزاز المروحة في الطائرات المسيّرة

عادةً ما تُثبَّت كاميرات الطائرات بدون طيار على أذرع تثبيت (جيمبال)، المصممة لامتصاص الاهتزازات الدقيقة. ومع ذلك، لا يمكن تخفيف جميع الاهتزازات عالية التردد، وقد تؤدي إلى تشوه لقطات الكاميرا. 

يُعد اختلال توازن المروحة والمحرك السبب الأكثر شيوعًا لعدم الاستقرار والاهتزاز الزائد. يُسرّع نظام الدفع غير المتوازن من تآكل المكونات الميكانيكية، مما يساهم في تعطل المحامل والمحركات. ويخلق هذا حلقة تغذية راجعة إيجابية من الاهتزاز تنتشر في جميع أنحاء الطائرة.

هذا الفيديو مثال رائع على هذا التأثير أثناء حدوثه. قبل تدوير المراوح، يكون بث الفيديو واضحًا وسلسًا. وبمجرد أن تبدأ المراوح في الدوران، تتخذ اللقطات تأثير جيلي، مما يوضح العلاقة بين استقرار المروحة وجودة الفيديو.

الشكل 2: تأثير جيلي تم التقاطه على الأرض باستخدام طائرة صغيرة بدون طيار

الغالق المتدحرج والعالمي والميكانيكي 

لقد ناقشنا ما هو تأثير جيلي ومتى يحدث، ولكن دعونا الآن ننظر إلى سبب حدوثه. الأمر كله يتعلق بغالق الكاميرا.

قد تستخدم كاميرات الطائرات بدون طيار غالقًا إلكترونيًا، مثل الغالق المتدحرج أو العالمي، أو، في حالات أقل شيوعًا، غالقًا ميكانيكيًا، مثل غالق المستوى البؤري أو الغالق ذي الشفرات.

الغالق المتدحرج هو طريقة قراءة تُستخدم عادةً في الكاميرات ذات مستشعرات CMOS، والتي تُعد مثالية للاستخدام في الطائرات بدون طيار نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة وفعاليتها من حيث التكلفة. يعمل مستشعر CMOS عن طريق التقاط الصورة سطرًا بسطر، على غرار طابعة نفث الحبر.

ومع ذلك، فإن تشوه الغالق المتدحرج هو المسؤول في نهاية المطاف عن تأثير جيلي الذي يُرى في لقطات فيديو الطائرات بدون طيار. تنشأ المشكلة عندما تتسبب الاهتزازات في الطائرة بدون طيار في تحولات طفيفة في موضع الكاميرا أثناء التقاط الصورة. ولأن مستشعر CMOS يسجل الصورة سطرًا بسطر، فبحلول الوقت الذي يصل فيه إلى أسفل الإطار، قد يكون المشهد قد تغير قليلًا. وينتج عن ذلك «تأثير جيلي» غير المرغوب فيه، مما يخلق تمثيلًا مشوهًا وغير دقيق للمشهد الحقيقي.

الغالق العالمي تم تقديمه مؤخرًا في مستشعرات CMOS، باستخدام تقنية أفضل تلتقط الإطار بأكمله في وقت واحد بدلاً من تسلسليًا، وبالتالي تحل المشكلات الكامنة وراء تأثير جيلي. ومع ذلك، وفقًا للمصنعين، فإن هذه التكنولوجيا باهظة الثمن ويصعب دمجها.

ونتيجة لذلك، تستخدم فقط كاميرات الطائرات بدون طيار الأكثر تقدمًا الغالق العالمي.

الشكل 3: اختلافات التعرض للضوء بين الغالق المتدحرج والعالمي.

موصى به لك: اختبار مراوح الشفرة الواحدة

هناك نوعان رئيسيان من الغالق الميكانيكي القياسي في كاميرات DSLR. تستخدم غالق المستوي البؤري ستائرين تتحركان عبر المستشعر: يفتح الأول الفتحة لبدء التعرض، وبعد وقت التعرض المحدد، يتبعه الثاني في نفس الاتجاه لإغلاقها. تستخدم الغالق ذي الشفرات شفرات متداخلة تفتح وتغلق من مركز المستشعر. 

أضافت DJI غالقًا ميكانيكيًا إلى طائراتها من سلسلة Phantom 4 RTK و Mavic 3 لإزالة تأثير الغالق المتدحرج لمستشعر CMOS في تطبيقات المسح ورسم الخرائط.

بينما تلغي الغالق الميكانيكي المشكلات المرتبطة بتأثير جيلي، فإن متوسط الوقت بين الأعطال لأجزائها المتحركة لا يزال يتفاقم بسبب الاهتزاز الزائد، لذا تظل الكاميرا عرضة لتدهور الأداء الناجم عن عدم التوازن.

كيفية إصلاح تأثير الغالق المتدحرج (جيلي)

ما لم تكن مستعدًا لإنفاق مبالغ طائلة، فمن الصعب تجنب الغالق المتدحرج وتعقيداته عندما يتعلق الأمر بكاميرات الطائرات بدون طيار.

ومع ذلك، هناك تعديلات يمكنك إجراؤها للحد من التأثير. في إعداداتك، يمكنك محاولة تقليل سرعة الغالق وضبط مرشحات الإضاءة، أو استخدام برنامج تثبيت ما بعد التصوير لمحاولة إزالته. ومع ذلك، فلن يفعل ذلك الكثير لمعالجة السبب الجذري لتأثير جيلي.

يمكنك معالجة السبب الجذري للمشكلة، وهو الاهتزاز، من خلال ترقية أذرع التثبيت الخاصة بك أو موازنة مراوحك.

كيفية موازنة مراوحك

في Tyto Robotics، قمنا بتطوير نظام ديناميكي لموازنة المراوح يتيح للمستخدمين قياس الاختلالات في مراوح ومحركات طائراتهم بدون طيار وتصحيحها.

في بضع دورات سريعة فقط، يمكن للمستخدمين تحقيق موازنة من الدرجة ISO:

الشكل 4: موازنة المراوح ديناميكيًا عن طريق إضافة أوزان (المصدر)

الخلاصة

يحدث تأثير جيلي في لقطات الطائرات بدون طيار بسبب نظام المسح سطرًا بسطر المستخدم لالتقاط الصور في معظم كاميرات الطائرات بدون طيار. وعند دمجه مع الاهتزازات عالية التردد والأجسام سريعة الحركة، فإن التشوهات في اللقطات تكاد تكون حتمية.

نظرًا لأنك لا تستطيع دائمًا التحكم في نوع الغالق أو طبيعة المشهد، فإن أفضل طريقة للحد من التشوه هي تقليل الاهتزازات الناتجة عن المراوح والمحركات غير المتوازنة، وهي طريقة فعالة لتحسين جودة الفيديو.

قم بتنزيل ورقتنا البيضاء حول تقنيات موازنة المراوح لمعرفة المزيد:

المراجع:

1. Phantom Pilots. ما الذي يسبب تأثير جيلي في الفيديو؟ موقع PhantomPilots. نُشر عام 2016.https://phantompilots.com/threads/what-causes-the-jello-video-effect.86315/#:~:text=Unbalanced%20props%20are%20the%20most,there%20is%20more%20play%20with

2. Mosaic51. الغالق المتدحرج مقابل العالمي: شرح تأثيرات الكاميرا. موقع Mosaic51. نُشر عام 2022. https://www.mosaic51.com/technology/rolling-vs-global-shutter-camera-effects-explained/#:~:text=The%C2%A0consistency%20and%20accuracy%C2%A0of%20the%20images,%E2%80%98jello%20effect%E2%80%99%20or%20object%20segmentation

3. Wondershare Filmora. كيفية إزالة تأثير جيلي والغالق المتدحرج من الفيديو الجوي. موقع Filmora. نُشر عام 2022. https://filmora.wondershare.com/drones/remove-jello-effect-rolling-shutter-from-aerial-video.html

4. DJI Enterprise. طائرات بدون طيار بغالق ميكانيكي: عمل المساحين المحترفين. موقع DJI Enterprise. نُشر عام 2022. https://enterprise-insights.dji.com/blog/mechanical-shutter-drones#:~:text=The%20work%20of%20professional%20surveyors,provide%2C%20you%20need%20a%20shutter

5. Micrathene FPV. تأثير جيلي: الأسباب والحلول والنصائح للحصول على لقطات فيديو سلسة. موقع Micrathene FPV. نُشر عام 2023. https://www.micrathenefpv.com/blog/the-jello-effect-causes-solutions-and-tips-for-smooth-video-footage

6. 2Bridges Productions. 5 نصائح مفيدة لإصلاح تأثير جيلي للغالق المتدحرج في اللقطات الجوية. موقع 2Bridges. نُشر عام 2022. https://www.2bridges.nyc/nycblog/5-handy-tips-to-fix-rolling-shutter-jello-effect-in-aerial-footage/