Dlaczego lustrzanki w trybie filmu mają migawkę zamiast globalnej migawki?

Popraw mnie, jeśli się mylę:

Kiedy robię zdjęcie, czujnik zbiera informacje o świetle „jako całość” w czasie ekspozycji, a następnie zapisuje je na karcie. Kiedy robię film, czujnik skanuje linia po linii, a następnie zapisuje ramkę na karcie.

Więc jeśli jest to poprawne, dlaczego podczas filmowania kamera przełącza się z globalnej migawki (jak w trybie zdjęć) na migawkę (tryb filmu)?

Oczywiście musi istnieć powód techniczny, ale po co zawracać sobie głowę roletą zamiast żaluzji globalnej, co jest znacznie wygodniejsze?

dslr rolling-shutter

— Andres
źródło

Jesteś w błędzie. Podczas robienia zdjęcia czujnik CMOS skanuje wiersz po wierszu dokładnie w taki sam sposób, jak podczas nagrywania wideo.

— Jay Lance Photography

Wyjaśnienia nie są jasne ... stare zdjęcie wyjaśnia, dlaczego film rejestruje akcję później z powodu fizycznego ruchu migawki, ale nie dlaczego elektroniczne migawki powinny, ponieważ problemem jest sekwencja akwizycji linii. Nie znając pojemności procesora w obecnych modelach kamer w porównaniu z ilością danych, przypuszczam, że powodem, dla którego czujnik rejestruje jedną linię na raz, jest technologia podyktowana wydajnością procesora? Oznacza to, że gdy procesory staną się wystarczająco szybkie, efekt rolety zniknie, ponieważ kamera może zarejestrować wszystkie linie jednocześnie w każdej „klatce”?

@Terra: Zobacz odpowiedź Jerry'ego Coffina. Problemem nie jest moc procesora, to okablowanie .

— Proszę przeczytać mój profil

Tak, problem jest rzeczywiście związany z okablowaniem / fizycznym układem. Myślę jednak, że jest to obszar, który jest ulepszony dla czujników CMOS. Mniej więcej w tym czasie w ubiegłym roku Canon zademonstrował czujnik 120 MP APS-H, który miał znacznie wyższy wskaźnik odczytu niż największe nowoczesne czujniki, które istnieją obecnie w aparatach. Nie ujawnili szczegółów technicznych swojego prototypu, jednak założono, że przebudowali okablowanie, aby zapewnić więcej równoległych odczytów czujników niż było to wcześniej możliwe.

— jrista

Odpowiedzi:

W obu przypadkach rzeczywisty odczyt z czujnika odbywa się linia po linii. Robi się to w ten sposób (w dużej mierze), ponieważ w przeciwnym razie byłoby to zbyt kosztowne - aby odczytać wszystkie piksele równolegle, dla każdego piksela potrzebujesz osobnego połączenia czujnika z pamięcią. 12 milionów połączeń (na przykład) między czujnikiem a pamięcią byłoby ogromnie drogie - i prawie nigdy nie przyniosłoby żadnych rzeczywistych korzyści.

To, dlaczego wydaje się, że istnieje różnica między trybem filmu a trybem nieruchomym, jest dość proste: w trybie nieruchomym używasz fizycznej migawki, a odczyt z czujnika do pamięci następuje po zamknięciu migawki. Jak zauważył @Matt Grum, nadal uzyskujesz taki sam efekt powyżej prędkości synchronizacji X, z powodu fizycznych ograniczeń migawki.

Powodem, dla którego nie używasz fizycznej migawki w trybie filmu, jest więcej tych samych fizycznych ograniczeń. Podczas gdy migawka może mieć bardzo krótki czas ekspozycji, między aktywacjami jest czas odpoczynku, więc trudno jest uzyskać więcej niż około 10 klatek na sekundę. Dotarcie do 24 klatek na sekundę lub mniej więcej potrzebnych do nagrania wideo ponownie zwiększyłoby koszty bez większych korzyści. Dlatego w trybie filmu fizyczna migawka pozostaje otwarta, a zamiast niej aparat używa elektronicznej migawki - a gdy to zrobi, widoczne mogą być artefakty odczytu liniowego z czujnika do pamięci.

— Jerry Coffin
źródło

Prawidłowe jest więc powiedzenie, że w trybie fotografowania CMOS DZIAŁA CZĘŚCIOWO jako globalna migawka (ponieważ całe światło odsłania czujnik jako całość, a następnie, gdy więcej światła go nie uderza, każda linia jest odczytywana) ? Ale dlaczego, jeśli aparat wykorzystuje migawkę elektroniczną (która, jak sądzę, steruje czujnikiem, gdy ma być wrażliwy na światło), wciąż istnieją artefakty przekrzywienia? Mam na myśli, że jeśli czujnik odbiera światło jako całość, wówczas elektroniczna migawka uderza, a następnie odczytywane są linie, dlaczego są artefakty z rolety?

— Andres

Ponieważ nie ma polecenia „wyłączania” światłoczułości. Po prostu odczytuje dane z komórki, co powoduje rozładowanie ładunku w tej komórce.

— Jerry Coffin

Może to trochę pomóc (lub pomylić), jeśli uważasz, że światło = deszcz, a piksel = wiadro. W przypadku matrycy CMOS jedynym sposobem sprawdzenia ilości wody w każdym wiadrze jest opróżnienie wiadra. Wiadra można opróżniać tylko jeden po drugim i cały czas pada deszcz. „Tryb filmowy” oznacza po prostu, że biegasz w deszczu, opróżniając wiadra. „Tryb zdjęć” jest inny: najpierw ustaw osłonę na swoim polu wiader; następnie chodzicie i opróżniacie każde wiadro; następnie zdejmij pokrywę na chwilę i włóż ją z powrotem („ekspozycja”); następnie opróżniasz każde wiadro i mierzysz je.

— Jukka Suomela

@Jukka Suomela: Ładna analogia, z wyjątkiem jednego drobnego punktu: może faktycznie opróżnić cały „rząd wiader” naraz, nie tylko jeden.

— Jerry Coffin

Brzmi męcząco, biegając w deszczu opróżniając wiadra.

— Nick Bedford

Podczas robienia zdjęcia masz fizyczną migawkę, która kontroluje światło padające na czujnik. Podczas robienia zdjęć obraz jest nadal odczytywany linia po linii, ale z powodu fizycznego zamknięcia migawki podczas odczytu nie jest rejestrowane dodatkowe światło.

Odczyt wiersz po wierszu jest konsekwencją projektu CMOS znalezionego w kamerach z dużymi matrycami, a zatem jest nieunikniony (dopóki nie znajdą sposobu na tańsze / większe matryce CCD).

Warto zauważyć, że przy czasach otwarcia migawki większych niż czas synchronizacji x kamery (zwykle 1 / 250s) migawka zaczyna się zamykać u dołu, zanim zostanie całkowicie otwarta u góry. Wynikiem tego jest to, że dla naprawdę dużych prędkości, takich jak 1 / 4000s, dostajesz szczelinę, która przechodzi przez ramę i daje podobny efekt rolowanej migawki dla zdjęć. Ponieważ jednak czas przejścia klatki przez migawkę (1 / 250s) jest dziesięć razy krótszy niż czas odczytu czujnika podczas wideo (1 / 25s), potrzebujesz naprawdę szybko poruszającego się obiektu, aby to zauważyć.

Oto bardzo stara fotografia, która dobrze pokazuje efekt:

Efekt jest również bardziej widoczny w filmach, jeśli przesuwasz się tam iz powrotem, co nie zdarza się w przypadku zdjęć.

— Matt Grum
źródło

Uhmmmm, a co z ekspozycjami o długości 1 sekundy (lub więcej)? Czy czujnik potrzebuje więcej czasu na odczytanie każdej linii, czy też czyta linie ponownie, gdy uderza w dno?

— Andres

@Nick Właśnie wskazałeś, dlaczego istnieje limit czasu otwarcia migawki z lampą błyskową (inną niż HSS): migawka może być całkowicie otwarta dla ekspozycji około 1/250 s lub dłuższych (w zależności od aparatu), ale dla krótszych ekspozycji cały czujnik nigdy nie jest odsłonięty w danym momencie.

— whuber

@Nick, migawka skanuje ramkę tylko przy prędkościach większych niż 1 / 250s, przy 1 / 200s jest taki moment, że cały czujnik jest odsłonięty, umożliwiając w ten sposób błysk przy tej prędkości

— Matt Grum

@Andres, podczas robienia zdjęć ramka jest skanowana po zamknięciu migawki, więc przy 1-sekundowej ekspozycji migawka jest otwarta na 1 sekundę, następnie zamyka się, a następnie cała ramka jest skanowana w około 1 / 25s

— Matt Grum

@matt Wiem, zrozumiałem swój błąd i usunąłem komentarz! Ale to nie wyjaśnia, dlaczego migawka musi się toczyć w trybie wideo - dlaczego więc aparat nie może uchwycić całej klatki?

— NickM

Ten link może ci się przydać:

http://www.dvxuser.com/jason/CMOS-CCD/ (autor: Barry Green / via @ SFGPhoto)

To kompromis CMOS: ciepło, moc, wolniejsza częstotliwość odświeżania, tańsze niż CCD. CCD są szybsze, ale wymagają więcej energii i kosztują więcej ...

Z mojej podstawowej wiedzy na temat produkcji układów, czujniki obrazu i procesory są tworzone przy użyciu podobnych technologii. Produkcja procesora sprzyja kurczeniu się: mniejsza = tańsza. Ale fotografowie chcą WIELKICH czujników. Nie da się tego zrobić w obie strony bez kosztu znacznie większego. Plus upakowanie wielu pikseli w czujniku może być zbyt „dobrą” rzeczą (mniej światła itp.)

@mogwailun

Ale dlaczego w trybie fotograficznym światło jest odczytywane jako całość, aw trybie wideo linia po linii? W artykule wyjaśniono różnice między kroczącym a globalnym, ale nie rozumiem przejścia między trybem zdjęć a filmem.

— Andres

@Andres, obraz jest nadal odczytywany wiersz po wierszu w trybie zdjęć, po prostu go nie zauważasz!

— Matt Grum