Dlaczego nie ma rolety podczas korzystania z rolety mechanicznej?

Wiem, że to może nie być najlepsze miejsce do zadawania tego pytania, ale być może niektórzy z was znają mechanikę cyfrowych bezlusterkowców i technologię czujników CMOS.

Nie do końca rozumiem, dlaczego elektroniczne czujniki obrazu, które tworzą artefakty z rolety, nie dają obrazów z tym problemem w połączeniu z mechaniczną migawką. Nie dostaję tego:

Roleta dzieje się z powodu odczytu czujnika z jednej strony na drugą (zwykle od góry do dołu), więc rzeczywisty obraz jest zszywany z linii skanowania w różnych kolejnych momentach. W moim rozumieniu odczyt linii skanowania naśladuje mechaniczne okno migawki przesuwające się nad czujnikiem (?). Teraz, gdy przed czujnikiem używana jest mechaniczna migawka, migawka przejmuje to zadanie, podczas gdy czujnik jest odczytywany globalnie za jednym razem (?). Dlatego artefakty z ruchomej migawki nie pojawiają się na ostatecznym obrazie. ALE jeśli czujnik można jednocześnie odczytać na całym świecie, dlaczego tak się nie dzieje, gdy używa się elektronicznej migawki? Dlaczego czujnik może być nie tylko włączany i wyłączany całkowicie w ciągu np. 1/2000 sekundy, unikając rolety? Dlaczego do zrobienia zdjęcia potrzebna jest „metoda linii skanowania”,

Kiedy mam aparat, który może robić zdjęcia z szybkością 10 klatek na sekundę za pomocą mechanicznej migawki, dlaczego to nie znaczy, że czujnik może robić zdjęcia z prędkością 10 klatek na sekundę elektronicznie bez wytwarzania migawki?

Znalazłem ten post, który wyjaśnia ogólny powód rolety, ale nie konkretne pytanie, które mam.

Nie wiem nawet, czy moje założenia są prawidłowe, ale byłbym zadowolony, gdyby ktoś mógł rzucić nieco światła na to.

Kiedy mam aparat, który może robić zdjęcia z szybkością 10 klatek na sekundę za pomocą mechanicznej migawki, dlaczego to nie znaczy, że czujnik może robić zdjęcia z prędkością 10 klatek na sekundę elektronicznie bez wytwarzania migawki?

Aby zrozumieć dlaczego, musimy spojrzeć na typowy piksel 3T (ransistor):

Ten piksel 3T może być używany z roletami, ale nie z roletami (elektronicznymi) global. Sygnał RST zresetuje napięcie na fotodiodzie do napięcia dodatniego. Po wykryciu światła napięcie to zmniejsza się proporcjonalnie do wykrytych ładunków fotogenerowanych. Irytującą częścią globalnego szalowania jest to, że nie możemy wyłączyć fotodiody . Nie możemy odczytać wszystkich pikseli jednocześnie ze względów praktycznych (zbyt wielu drutów, obwodów odczytu, mocy itp.), Więc podczas odczytu światło będzie się gromadzić w innych pikselach, powodując zmianę ich mocy wyjściowej. Dodanie mechanicznej migawki pozwoli zapobiec przedostawaniu się światła do fotodiody, omijając problem.

Aby zaimplementować globalne migawkowanie w CMOS, potrzebujesz co najmniej piksela 4T:

Sygnału TG można użyć do zamknięcia lub otwarcia ścieżki dla wykrytych fotogenerowanych ładunków, które mają być gromadzone na bramce . Jest to elektroniczny sposób sterowania migawką.$M_{sf}$

Główną wadą globalnego szalowania w stosunku do rolety jest to, że okno czasowe przechwytywania staje się krótsze. Jest to wyjaśnione we wspomnianym poście. Jest to również pokazane na poniższym schemacie (że szybko narysowałem w farbie).

Powodem, dla którego globalne szalowanie jest obecnie bardziej opłacalną opcją, jest postęp technologiczny (oświetlenie z tyłu, zmniejszenie hałasu , ...), zwykle kosztem.$<1e^-$

Składają się na to dwie części: Po pierwsze, rolety mogą nadal występować w przypadku (niektórych, patrz uwaga) rolet mechanicznych. Jednak dzieje się tak tylko w przypadku krótkich czasów ekspozycji. Migawka jest zbudowana z dwóch zasłon. Przed ekspozycją kurtyna 1 znajduje się przed czujnikiem. Kiedy rozpoczyna się ekspozycja, kurtyna 1 przesuwa się w dół (lub w górę lub cokolwiek innego) i zaczyna odsłaniać czujnik. Pod koniec ekspozycji zasłona 2 przesuwa się i zakrywa czujnik.

Powiedz, że zasłony zajmują 2 milisekundy, aby wykonać cały ruch. Jeśli czas ekspozycji wynosi powiedzmy 100 milisekund, oznacza to, że przez 98 milisekund cały czujnik jest eksponowany w tym samym czasie. W rezultacie nie ma rolety.

Jednak w pewnym momencie migawki nie mogą się poruszać wystarczająco szybko i w żadnym momencie nie jest odsłonięty cały czujnik (w tym momencie aparat nie będzie mógł korzystać z prostej synchronizacji lampy błyskowej). Załóżmy na przykład, że czas ekspozycji wynosi 1/1000. Oznacza to, że nasz czujnik może być narażony tylko na 1 milisekundę. Jeśli jednak druga kurtyna czeka, aż pierwsza kurtyna całkowicie odsłoni czujnik, części czujnika będą już odsłonięte przez 2 milisekundy! Zamiast tego druga kurtyna zaczyna się poruszać, zanim pierwsza kurtyna zostanie ukończona, a ekspozycja występuje jako „linia” odsłoniętego czujnika. Zobacz wideo z Slow Mo Guys na youtube, gdzie możesz wyraźnie zobaczyć, co się dzieje:

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

Dlaczego więc nie widzimy tego samego efektu rolety w tych aparatach? My robimy! Po prostu tego nie zauważamy. Oto migawki na lustrzance cyfrowej poruszają się tak szybko, że nawet w czasie ekspozycji 5 milisekund często w pewnym momencie odsłonią cały czujnik (co powoduje tylko rozmazany obraz, jeśli ruch jest duży, i że ukrywa się każda „roleta” "przy wyższych czasach otwarcia migawki ilość ruchu potrzebna do uzyskania efektu ruchomej migawki (powiedzmy przy 1/1000 sekundy ekspozycji) jest bardzo wysoka, znacznie wyższa niż typowa ekspozycja na wideo. Ale jeśli osiągniemy te prędkości, roleta to rzecz z mechanicznymi żaluzjami, wystarczy spojrzeć na ten obraz z wikipedii :

Nie jestem pewien, w jaki sposób odbywa się odczyt czujnika nowoczesnego czujnika DSLR, ale myślę, że nadal wykonują jakąś formę skanowania. Po prostu nie jest to powiązane z oświetleniem czujnika, które odbywa się za pomocą mechanicznej migawki.

Uwaga: Być może można powiedzieć, że okiennice stosowane w (bardzo) drogich aparatach są wolne od rolet.