¿Por qué las cámaras DSLR necesitan persianas?

Toda cámara necesita algún tipo de obturador.

En una cámara de video o en muchas cámaras P&S, tienes lo que se conoce como obturador electrónico. Esto es básicamente una función del sensor de imagen. Se le indicará al chip que acumule luz (la matriz de fotodiodos está habilitada), luego, una fracción de segundo más tarde, esa acumulación se detendrá.

Y sí, cámaras de video también. Tienen velocidades de obturación, simplemente no pueden alcanzar velocidades de obturación por debajo de la velocidad de fotogramas. En las cámaras clásicas de películas, hay un obturador circular, básicamente un artilugio que gira en sincronía con el movimiento de la película. Como resultado, las velocidades de obturación no se usan realmente en películas, sino más bien, grados … cuánto de ese círculo tiene abierto el obturador. El valor típico es 180 grados … por lo que una película de 24 fps generalmente se dispararía a 1/48 de segundo. Y descubrirá que las videocámaras también tienden a usar ese ajuste de 180 grados, pero la mayoría puede disparar significativamente más rápido si se le indica o se requiere según la iluminación. Las velocidades de obturación muy altas pueden parecer poco naturales en el video, una razón por la cual las videocámaras profesionales generalmente tienen filtros de densidad neutra incorporados. Pero yo divago.

Sin embargo, hay algunos problemas con los obturadores electrónicos. Un problema es cómo se lee un chip de imagen. Casi todos los chips de imágenes se leen en serie; Los CCD más antiguos en realidad entregaban datos analógicos, los sensores CMOS más nuevos pueden realizar la conversión de datos en el chip y quizás tengan más de una ruta hacia la matriz de imágenes. Pero no pueden leer toda la imagen a la vez.

En los CCD, en algún momento se les ocurrió la idea de una transferencia entre líneas. Esencialmente, el chip tenía una fila de píxeles, luego una fila de elementos de almacenamiento como un píxel pero sin un sensor conectado. El sensor se cargaría, capturaría luz, deshabilitaría esa carga y luego transferiría rápidamente cada celda a la no sensible al lado, antes de que cualquier fuga u otros problemas estropearan la imagen capturada. Esto permite que el obturador electrónico funcione como un obturador global: toda la imagen a la vez.

Los chips CMOS generalmente no tienen esta función. Por lo tanto, deben leerse en serie, pero no pueden almacenar un cargo sin corrupción durante tanto tiempo. Entonces, la exposición y la lectura básicamente pasan como una onda a lo largo del chip … esto se llama “persiana enrollable”. El problema con una persiana enrollable es que, cuando las cosas se mueven, habrá un tiempo ligeramente diferente capturado en la parte superior de la imagen en comparación con la parte inferior. En video, esto se conoce como “el efecto gelatina”.

Una cámara réflex digital, sin espejo o de gama alta P&S empleará un obturador mecánico para evitar este problema. Con un obturador mecánico, todo el conjunto de imágenes se puede cargar, mantener activo, pero expuesto por el obturador, todo a la vez (bueno … más o menos; la mayoría de estos usan obturadores de plano focal que ellos mismos “ruedan” un poco, particularmente en exposiciones más rápidas). Entonces la imagen se puede leer, sin corromper la imagen.

Algunas cámaras, como mi Olympus OM-D E-M5II, permiten al usuario seleccionar un obturador físico o electrónico. El obturador electrónico es perfectamente silencioso, por supuesto, y es capaz de exposiciones de 1/16000 de segundo, el doble de rápido que la velocidad máxima de 1/8000 del obturador físico. Pero existe la posibilidad de efectos de tartamudeo.

Se está trabajando en sensores CMOS con obturadores electrónicos globales, que tendrían algunos medios para exponer y guardar datos de toda la matriz de imágenes de una sola vez. Esto es más importante para las personas que hacen videos de sensores grandes que para el uso de DSLR, ya que el obturador en una DSLR realmente no es un gran problema … tienen una historia de 100 años.

Se necesitan persianas mecánicas para reducir el ruido visual y mejorar la calidad de la imagen.

El sensor de una DSLR está básicamente “encendido” todo el tiempo y al colocar una barrera (el obturador) delante del sensor, permite que el sensor disipe toda la carga (de la luz que golpea el sensor) y vuelva a establecer la línea de base antes del sensor exponiéndolo de nuevo.

Apuntar y disparar no usan esta técnica. Sacan una pequeña porción de información de cada píxel para mostrar la imagen en la pantalla LCD posterior y utilizan una activación “electrónica” para capturar la imagen. Esta técnica introduce más ruido y reduce la calidad de la imagen, sin embargo, este ruido es aceptable para el mercado de apuntar y disparar, pero no para el mercado de fotografía profesional al que están destinadas las DSLR.

Una buena analogía para pensarlo … Los píxeles en un sensor son como cubos y la luz que entra por la lente es como la lluvia. Los cubos (píxeles) con más agua (luz) son de color más claro / más cerca del blanco. Los cubos con menos agua son más oscuros / más cercanos al negro. Si nunca bloquea la lluvia (el obturador), es difícil vaciar completamente los cubos de agua y obtener una lectura precisa de la cantidad de agua en cada cubo.

Referencias adicionales:

Técnicamente no lo hacen.

Pero, ¿de qué otra manera va a controlar la duración de la luz en el sensor? Si desea que el sensor acumule luz durante un período de tiempo y luego almacene esa información como una imagen, necesita un obturador para que ese período de tiempo sea preciso .

Las cámaras de video evitan tener un obturador porque tienen una “velocidad de obturación” fija debido a su velocidad de cuadro. Sus chips están configurados para recolectarse durante todo el 1/30 de segundo y luego volcarse, sin variación de velocidad de obturación.

En verdad, el basurero no es simultáneo. Es secuencial, línea por línea en el chip. Esto provoca una persiana si la cámara se mueve mientras se graba. Un obturador real hace que este problema sea imposible en una DSLR.

Sin embargo, la mayoría de las cámaras con lentes intercambiables necesitan un obturador para que tenga protección para el sensor cuando retire la lente. Si tiene un obturador allí de todos modos, ¿por qué no usarlo para obtener la mejor precisión en el tiempo de exposición?

En muchas cámaras tiene razón en que el “obturador” es de hecho un mensaje de “apagado” para el sensor; que luego vuelca los datos y entra en un estado de reinicio para acumular el próximo “cubo de luz”. La cubeta se llena durante el tiempo establecido por la velocidad de obturación. En la mayoría de los sensores, los datos se leen del sensor de forma secuencial, en lugar de todos a la vez, lo que da como resultado el artefacto de la persiana enrollable a medida que la diferencia de tiempo entre la parte superior del volcado del sensor y la parte inferior se hace evidente. Sin embargo, los obturadores mecánicos sobre el sensor pueden ayudar a mitigar el efecto. Los obturadores mecánicos no tienen un encendido / apagado rígido, así que muestre el movimiento “más suave” a medida que la luz se dobla alrededor del obturador durante su función de apertura y cierre. Además, ahora hay algunas cámaras digitales con un obturador global, lo que significa que todo el sensor se lee una vez con un solo estado de reinicio. Estos sensores son raros debido a la velocidad requerida para leer / escribir tantos datos tan rápido.

Para obtener más información sobre cómo la mecánica del obturador afecta la percepción del movimiento en imágenes en movimiento, consulte el filtro de tiempo tessive: http://www.tessive.com/home/time

Muchas buenas respuestas aquí.

Quería agregar que SLR significa reflejo de lente única. Y en este diseño, hay un espejo que refleja la luz de la lente al visor. Cuando se toma una foto, el espejo se quita del camino. Si bien eso no es técnicamente parte del obturador, es parte del diseño SLR y es una característica mecánica que hace ruido. Si elimina este aspecto de la cámara, ya no es una SLR (por ejemplo, las cámaras sin espejo no son SLR).

Las DSLR tienen persianas para evitar artefactos de movimiento causados ​​por el movimiento en la escena durante la lectura del sensor de imagen CCD o CMOS. Dado que actualmente se emplean varias tecnologías de sensores diferentes en las DSLR, los detalles técnicos varían según la tecnología de sensor utilizada

REF: http://www.astrophotoinsight.com

Porque hasta este momento, los sensores de cámara más grandes no han tenido la capacidad de funcionar sin un obturador físico. Solo ahora comienzan a ser lo suficientemente rápidos como para que algunas de las cámaras más nuevas tengan un modo “silencioso” que realmente funciona sin obturador. Pero todavía no tienen suficientes componentes electrónicos integrados en los sensores para hacer todos los modos necesarios para una buena cámara.

En los pocos años esto cambiará.

Las cámaras y los teléfonos inteligentes más pequeños resuelven este problema porque usan menos píxeles y porque han tenido los avances tecnológicos para hacer persianas electrónicas