¿Por qué no hay una persiana enrollable cuando se usa una persiana mecánica?

Así que sé que podría no ser el mejor lugar para hacer esta pregunta, pero quizás algunos de ustedes estén familiarizados con la mecánica de las cámaras digitales sin espejo y la tecnología de los sensores CMOS.

No entiendo por qué los sensores de imagen electrónicos, que crean artefactos de obturación enrollable, no producen imágenes con este problema, cuando se combinan con un obturador mecánico. Lo que no entiendo es lo siguiente:

La persiana enrollable se produce debido a la lectura del sensor de un lado a otro (generalmente de arriba a abajo), por lo que la imagen real se une a partir de líneas de escaneo de diferentes momentos consecutivos. Según tengo entendido, la lectura de la línea de escaneo imita la ventana del obturador mecánico que se desplaza por encima del sensor (?). Ahora, cuando se usa un obturador mecánico frente al sensor, el obturador asume esta tarea, mientras que el sensor se lee globalmente de una vez (?). Por lo tanto, los artefactos de persiana enrollable no aparecen en la imagen final. PERO si el sensor puede leerse globalmente de una vez, ¿por qué no sucede esto simplemente cuando se usa un obturador electrónico? ¿Por qué no puede encenderse y apagarse el sensor por ejemplo, 1/2000 de segundo por completo, evitando el obturador? ¿Por qué es necesario el "método de línea de escaneo" para tomar una imagen,

Cuando tengo una cámara que puede tomar imágenes fijas a 10 fps con un obturador mecánico, ¿por qué no significa que el sensor puede tomar imágenes a 10 fps electrónicamente sin producir un obturador rodante?

Encontré esta publicación que explica la razón general de la persiana, pero no la pregunta específica que tengo.

Ni siquiera sé si mis suposiciones son correctas, pero me complacería que alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esto.

Cuando tengo una cámara que puede tomar imágenes fijas a 10 fps con un obturador mecánico, ¿por qué no significa que el sensor puede tomar imágenes a 10 fps electrónicamente sin producir un obturador rodante?

Para entender por qué, tenemos que echar un vistazo a un típico píxel 3T (ransistor):

Este píxel 3T se puede usar con persianas enrollables, pero no con persianas globales (electrónicas). La señal RST restablecerá el voltaje a través del fotodiodo a un voltaje positivo. Cuando se detecta luz, ese voltaje disminuirá proporcionalmente a las cargas fotogeneradas detectadas. La parte molesta para el encofrado global es que no podemos apagar el fotodiodo . No podemos leer todos los píxeles simultáneamente por razones prácticas (demasiados cables, circuitos de lectura, alimentación, etc.), por lo que durante la lectura, la luz se acumulará en otros píxeles y su salida cambiará. Agregar un obturador mecánico permitirá evitar que la luz llegue al fotodiodo, evitando el problema.

Para implementar el encofrado global en CMOS, al menos necesita un píxel de 4T:

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La principal desventaja de la obturación global sobre la persiana enrollable es que la ventana de tiempo de captura se acorta. Esto se explica en la publicación que mencionaste. También se demuestra en el siguiente diagrama (que dibujé rápidamente en pintura).

$<1e^-$

Hay dos partes en esto: Primero, la persiana enrollable todavía puede ocurrir con (algunas, ver nota) persianas mecánicas. Sin embargo, esto es solo en tiempos de exposición cortos. El obturador está construido con dos cortinas. Antes de la exposición, la cortina 1 se encuentra frente al sensor. Cuando comienza la exposición, la cortina 1 se mueve hacia abajo (o hacia arriba o lo que sea) y comienza a exponer el sensor. Al final de la exposición, la cortina 2 se mueve y cubre el sensor.

Digamos que las cortinas tardan 2 milisegundos en hacer todo el movimiento. Si tiene un tiempo de exposición de, digamos, 100 milisegundos, eso significaría que durante 98 milisegundos, todo el sensor está expuesto al mismo tiempo. Como resultado, no hay persiana enrollable.

Sin embargo, en algún momento, los obturadores no pueden moverse lo suficientemente rápido, y en ningún momento queda expuesto todo el sensor (este es el punto donde su cámara no podrá usar una sincronización de flash simple). Por ejemplo, supongamos que tenemos un tiempo de exposición de 1/1000. Eso significa que nuestro sensor solo puede estar expuesto durante 1 milisegundo. Sin embargo, si la segunda cortina espera a que la primera cortina haya expuesto completamente el sensor, ¡algunas partes del sensor ya habrán estado expuestas durante 2 milisegundos! En cambio, la segunda cortina comienza a moverse antes de que termine la primera cortina, y la exposición ocurre como una "línea" del sensor expuesto. Vea este video de Slow Mo Guys en YouTube, donde puede ver claramente que esto sucede:

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

Entonces, ¿por qué no vemos el mismo efecto de obturador con estas cámaras? ¡Hacemos! Simplemente no nos damos cuenta. Aquí están los obturadores en una DSLR que se mueven tan rápido que incluso con un tiempo de exposición de 5 milisegundos, a menudo expondrán todo el sensor en algún momento (lo que da como resultado una imagen borrosa si el movimiento es alto, y eso oculta cualquier "obturador giratorio" "efecto. A velocidades de obturación más altas, la cantidad de movimiento necesaria para darle el efecto de obturador rodante (digamos a 1/1000 de una segunda exposición) es muy alta, mucho más alta que sus exposiciones típicas en video. Pero si alcanzamos esos velocidades, la persiana enrollable es una cosa con persianas mecánicas, solo eche un vistazo a esta imagen de wikipedia :

No estoy seguro de cómo ocurre la lectura del sensor de un sensor DSLR moderno, pero creo que todavía hacen algún tipo de scanline. Esto no está relacionado con la iluminación del sensor, que se realiza mediante un obturador mecánico.

Nota: Quizás se podría decir que los postigos de hoja utilizados en cámaras (muy) caras están libres de persianas enrollables.