¿Por qué las DSLR en modo película tienen un obturador en lugar de un obturador global?

Corrígeme si me equivoco:

Cuando tomo una foto, el sensor recopila la información de la luz "en conjunto" durante el tiempo de exposición y luego la guarda en la tarjeta. Cuando hago una película, el sensor escanea línea por línea y luego guarda el cuadro en la tarjeta.

Entonces, si esto es correcto, ¿por qué la cámara cambia de obturador global (como en el modo de fotografía) a obturador (modo de película) durante la filmación?

Por supuesto, debe haber una razón técnica, pero ¿por qué molestarse en usar una persiana enrollable en lugar de una persiana global, que es mucho más conveniente?

dslr rolling-shutter

— Andres
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Te equivocas. Cuando toma una foto, un sensor CMOS escanea línea por línea exactamente de la misma manera que cuando graba video.

— Jay Lance Photography

Las explicaciones no son claras ... la fotografía anterior explica por qué la película registra acción más tarde debido al movimiento físico del obturador, pero no por qué deberían hacerlo los obturadores electrónicos, ya que el problema es la secuencia de la adquisición de la línea. Sin conocer la capacidad del procesador en los modelos de cámara actuales frente a la cantidad de datos, supongo que la razón por la cual el sensor está registrando una línea a la vez es una tecnología dictada por la capacidad del procesador. Es decir, cuando los procesadores se vuelven lo suficientemente rápidos, el efecto de obturador giratorio desaparecerá, porque la cámara puede registrar todas las líneas simultáneamente en cada "fotograma".

@Terra: Vea la respuesta de Jerry Coffin. El problema no es la potencia del procesador, es el cableado .

— Lea el perfil el

Sí, el problema es de hecho un problema de cableado / diseño físico. Sin embargo, creo que esta es un área que se está mejorando para los sensores CMOS. En esta época, el año pasado, Canon demostró un sensor APS-H de 120mp que tenía una tasa de lectura significativamente más alta que los sensores modernos más grandes que existen en las cámaras en la actualidad. No publicaron los detalles técnicos de su prototipo, sin embargo, se supone que reestructuraron el cableado para proporcionar una lectura de sensores más paralela de lo que era posible antes.

— jrista

Respuestas:

En ambos casos, la lectura real del sensor se realiza línea por línea. Se hace de esa manera (en gran medida) porque hacer lo contrario sería excesivamente costoso: para leer todos los píxeles en paralelo, necesitaría una conexión separada del sensor a la memoria para cada píxel. 12 millones de conexiones (por ejemplo) del sensor a la memoria serían terriblemente costosas, y casi nunca proporcionarían ningún beneficio real.

En cuanto a por qué parece haber una diferencia entre el modo de película y el modo de imagen fija, es bastante simple: en el modo de imagen fija, está utilizando un obturador físico, y la lectura del sensor a la memoria ocurre cuando el obturador está cerrado. Como señaló @Matt Grum, aún obtienes el mismo efecto por encima de la velocidad de sincronización X, debido a las limitaciones físicas del obturador.

La razón por la que no usa el obturador físico en modo película es más de esas mismas limitaciones físicas. Si bien el obturador puede tener un tiempo de exposición muy corto, hay un tiempo de recuperación entre las activaciones, por lo que es difícil lograr más de aproximadamente 10 fotogramas por segundo más o menos. Llegar a los 24 fotogramas por segundo más o menos necesarios para el video, nuevamente, agregaría muchos gastos con poco beneficio. Por lo tanto, en el modo de película, el obturador físico permanece abierto, y la cámara utiliza un obturador electrónico, y una vez que lo hace, los artefactos de la lectura línea por línea desde el sensor a la memoria pueden hacerse visibles.

— Jerry Coffin
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Por lo tanto, es correcto decir que en el modo de imágenes fijas, el CMOS actúa PARCIALMENTE como un obturador global (ya que toda la luz expone al sensor como un todo, y luego, cuando no hay más luz que lo golpee, se lee cada línea) ? Pero ¿por qué, si la cámara usa un obturador electrónico (que creo que controla el sensor cuando tiene que ser sensible a la luz), todavía hay artefactos sesgados? Quiero decir, si el sensor recibe la luz como un todo, entonces el obturador electrónico golpea, y luego se leen las líneas, ¿por qué hay artefactos de obturador rodante?

— Andres

Porque no hay una orden para "desactivar" la sensibilidad a la luz. Solo hay que leer los datos de una celda, que drena la carga en esa celda.

— Jerry Coffin

Podría ayudar un poco (o confundir) si crees que luz = lluvia y un píxel = cubo. Y en un sensor CMOS, la única forma de verificar la cantidad de agua que tiene en cada cubo es vaciar el cubo. Solo puede vaciar los cubos uno por uno, y está lloviendo todo el tiempo. El "modo de película" simplemente significa que estás corriendo bajo la lluvia, vaciando los cubos. El "modo de fotografía" es diferente: primero configure una cubierta en la parte superior de su campo de cubos; entonces das la vuelta y vacías cada cubo; luego retira la cubierta por un tiempo y la vuelve a colocar ("exposición"); luego vacías cada cubo y los mides.

— Jukka Suomela

@Jukka Suomela: Buena analogía, excepto por un punto menor: en realidad puede vaciar toda una "fila de cubos" a la vez, no solo uno.

— Jerry Coffin

Hace que parezca agotador, correr bajo la lluvia vaciando cubos.

— Nick Bedford

Al tomar una foto fija, tiene un obturador físico que controla la luz que golpea el sensor. La imagen todavía se lee línea por línea cuando se toman fotografías, pero debido al cierre físico del obturador no se registra luz adicional durante la lectura.

La lectura línea por línea es una consecuencia del diseño CMOS que se encuentra en las cámaras de sensores grandes y, por lo tanto, es inevitable (hasta que encuentren una manera de hacer CCD más baratos / más grandes).

Vale la pena señalar que a velocidades de obturación más rápidas que la velocidad de sincronización x de las cámaras (generalmente 1 / 250s), el obturador comienza a cerrarse en la parte inferior antes de abrirse completamente en la parte superior. El resultado de esto es que para velocidades realmente rápidas como 1 / 4000s obtienes una hendidura que atraviesa el cuadro y te da un efecto de obturador rodante similar para imágenes fijas. Sin embargo, debido a que el tiempo para atravesar el cuadro por el obturador (1 / 250s) es diez veces más rápido que el tiempo para leer el sensor durante el video (1 / 25s), necesita un objeto que se mueva muy rápido para notarlo.

Aquí hay una fotografía muy antigua que demuestra bien el efecto:

El efecto también es más notable en los videos si se desplaza hacia adelante y hacia atrás, lo que no sucede con las imágenes fijas.

— Matt Grum
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Uhmmmm, ¿qué pasa con exposiciones de 1 segundo de largo (o más)? ¿El sensor tarda más en leer cada línea o vuelve a leer las líneas cuando toca el fondo?

— Andres

@Nick Usted acaba de señalar por qué hay un límite en las velocidades de obturación con flash (no HSS): el obturador puede estar completamente abierto para exposiciones de aproximadamente 1/250 so más (dependiendo de la cámara), pero para exposiciones más cortas todo el sensor nunca está expuesto en un momento dado.

— whuber

@Nick es solo a velocidades superiores a 1 / 250s que el obturador escanea el marco, a 1 / 200s hay un momento en que todo el sensor está expuesto, lo que permite el flash a esta velocidad

— Matt Grum

@Andres, cuando se toman fotografías fijas, el marco se escanea después de cerrar el obturador, por lo que con una exposición de 1 segundo, el obturador se abre durante 1 segundo, luego se cierra y luego se escanea todo el marco en aproximadamente 1/25 segundos

— Matt Grum

@matt Lo sé, me di cuenta de mi error y eliminé el comentario. Pero esto no explica por qué el obturador tiene que rodar en modo de video: ¿por qué la cámara no puede capturar todo el cuadro entonces?

— NickM

Puede encontrar este enlace útil:

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

Es un compromiso CMOS: calor, potencia, frecuencia de actualización más lenta, más barata que CCD. Los CCD son más rápidos, pero necesitan más energía y cuestan más ...

Desde mi comprensión básica de la fabricación de chips, los sensores y procesadores de imagen se crean utilizando tecnología similar. La fabricación del procesador favorece la reducción: más pequeño = más barato. Pero los fotógrafos quieren sensores GRANDES. No se puede tener en ambos sentidos sin que cueste mucho más. Además, empaquetar muchos píxeles en un sensor puede ser demasiado bueno (menos luz, etc.)

@mogwailun

Pero, ¿por qué en el modo foto la luz se lee como un todo y en el modo video línea por línea? El artículo explica las diferencias entre rodar y global, pero no puedo entender el cambio entre el modo de foto y película.

— Andres

@ Andrés, la imagen todavía se lee línea por línea en modo foto, ¡simplemente no lo notas!

— Matt Grum