Почему при использовании механического затвора отсутствует рольставни?

Поэтому я знаю, что это может быть не лучшее место, чтобы задать этот вопрос, но, возможно, некоторые из вас знакомы с механикой цифровых беззеркальных камер и технологией CMOS-датчиков.

Я не совсем понимаю, почему электронные датчики изображения, которые создают артефакты прокручивающегося затвора, не создают изображения с этой проблемой в сочетании с механическим затвором. Вот что я не понимаю:

Разворот происходит из-за показаний датчика с одной стороны на другую (обычно сверху вниз), поэтому фактическое изображение сшивается из линий сканирования разных последовательных моментов. В моем понимании показание линии сканирования имитирует окно механического затвора, движущееся над датчиком (?). Теперь, когда перед датчиком используется механический затвор, затвор выполняет эту задачу, тогда как датчик считывается глобально за один раз (?). Таким образом, артефакты прокручивающегося затвора не появляются на конечном изображении. НО, если датчик может быть считан глобально за один раз, почему это не просто происходит при использовании электронного затвора? Почему датчик можно просто не включать и не выключать в течение, например, 1/2000 секунды, избегая переката? Почему «метод линии сканирования» необходим для получения изображения,

Когда у меня есть камера, которая может снимать неподвижные изображения со скоростью 10 кадров в секунду с помощью механического затвора, почему это не означает, что датчик может снимать изображения со скоростью 10 кадров в секунду в электронном виде, не создавая скользящий затвор?

Я нашел этот пост, который объясняет общую причину жалюзи, но не конкретный вопрос, который у меня есть.

Я даже не знаю, верны ли мои предположения, но я был бы рад, если бы кто-то мог пролить свет на это.

Когда у меня есть камера, которая может снимать неподвижные изображения со скоростью 10 кадров в секунду с помощью механического затвора, почему это не означает, что датчик может снимать изображения со скоростью 10 кадров в секунду в электронном виде, не создавая скользящий затвор?

Чтобы понять почему, мы должны взглянуть на типичный 3T (транзистор) пиксель:

Этот 3T пиксель можно использовать с рольставнями, но не с (электронными) глобальными шторками. Сигнал RST сбрасывает напряжение на фотодиоде до положительного напряжения. При обнаружении света это напряжение уменьшается пропорционально обнаруженным фотогенерированным зарядам. Раздражающей частью глобального затвора является то, что мы не можем отключить фотодиод . Мы не можем считывать все пиксели одновременно по практическим причинам (слишком много проводов, схем считывания, питания и т. Д.), Поэтому во время считывания свет будет продолжать собираться в других пикселях, вызывая изменение их выходного сигнала. Добавление механического затвора позволит предотвратить попадание света на фотодиод, минуя проблему.

Для реализации глобального затвора в CMOS вам по крайней мере необходим пиксель 4T:

$M_{sf}$

Основным недостатком глобального затвора перед рольставнями является то, что временной интервал захвата становится короче. Это объясняется в посте, который вы упомянули. Это также продемонстрировано на следующей диаграмме (которую я быстро нарисовал в краске).

$<1e^-$

Для этого есть две части: во-первых, рольставни могут по-прежнему иметь место (некоторые, см. Примечание) с механическими шторками. Однако это только при коротких выдержках. Створка построена из двух штор. Перед экспозицией шторка 1 находится перед датчиком. Когда начинается экспозиция, шторка 1 перемещается вниз (или вверх или что-то еще) и начинает экспонировать датчик. В конце выдержки занавес 2 перемещается внутрь и закрывает датчик.

Скажем, занавес занимает 2 миллисекунды, чтобы сделать все движение. Если у вас есть время экспозиции, скажем, 100 миллисекунд, это будет означать, что в течение 98 миллисекунд весь датчик экспонируется одновременно. В результате отсутствует рольставни.

Однако в какой-то момент затворы не могут двигаться достаточно быстро, и ни в коем случае не будет открыт весь датчик (это точка, в которой ваша камера не сможет использовать простую синхронизацию со вспышкой). Например, допустим, у нас есть время выдержки 1/1000. Это означает, что наш датчик может быть выставлен только на 1 миллисекунду. Однако, если вторая шторка ожидает, чтобы первая шторка полностью обнажила датчик, части датчика уже будут экспонироваться в течение 2 миллисекунд! Вместо этого вторая завеса начинает двигаться до того, как закончится первая завеса, и экспозиция происходит как «линия» экспонированного датчика. Посмотрите это видео от Slow Mo Guys на YouTube, где вы можете ясно увидеть, как это происходит:

https://www.youtube.com/watch?v=CmjeCchGRQo

Так почему же мы не видим одинаковый эффект затвора с этими камерами? Мы делаем! Мы просто не замечаем. Вот шторки на DSLR движутся так быстро, что даже при времени экспозиции 5 миллисекунд они часто будут экспонировать весь датчик в какой-то момент (что приводит к размытому изображению, если движение высокое, и это скрывает любую «скользящую шторку» «эффект. При более высоких скоростях затвора количество движения, необходимое для получения эффекта прокручивающегося затвора (скажем, при 1/1000 секунды выдержки), очень велико, намного выше, чем ваши обычные выдержки в видео. Но если мы достигнем тех Скорость, рольставни - это вещь с механическими ставнями, просто посмотрите на это изображение из Википедии :

Я не уверен, как происходит считывание данных с современного сенсора DSLR, но я думаю, что они все еще делают некоторую форму сканирования. Это просто не связано с подсветкой сенсора, что делается с помощью механического затвора.

Примечание: можно было бы сказать, что створки жалюзи, используемые в (очень) дорогих камерах, не имеют подвижных створок.