¿Por qué las cámaras utilizan una rendija entre dos cortinas en lugar de exponer todo el sensor al instante?

Como se dijo, el obturador mecánico tiene limitaciones de velocidad. En cuanto a la raja, trata de imaginarte sin ella. Suponga que el obturador se abre moviéndose de arriba hacia abajo del marco. Y luego, por supuesto, tiene que cerrarse de abajo hacia arriba. Por lo tanto, está abierto por más tiempo en la parte superior que en la parte inferior, que es una exposición desigual.

Las cortinas rápidas modernas pueden moverse alrededor de 7 metros por segundo, pero aún así, el tiempo para cubrir 16 o 24 mm de altura del marco es un factor para un obturador rápido.

Cruzar la altura del marco de 24 mm a 7000 mm por segundo tarda aproximadamente 1/300 segundos en abrirse por completo. Y si otro 1/300 segundo para cerrar, entonces la exposición más rápida del obturador podría estar cerca de cero en el borde inferior del marco, pero tal vez 2/300 o 1/150 segundo de exposición en el borde superior. Mucho más tiempo a cualquier velocidad de obturación y, por supuesto, la velocidad de obturación no puede ser más rápida que el tiempo de viaje de 1/300 segundos para abrir. Este es un rendimiento fotográfico muy pobre.

Los obturadores de hojas intentan mejorar esta velocidad (con las múltiples hojas de iris), pero aún tienen que abrirse y cerrarse, y no pueden hacerlo bien a velocidades de obturación más rápidas. Podríamos ver 1/500 de segundo en ellos, pero no 1/8000 de segundo en una persiana de hoja. Pero el plano focal puede hacerlo, y también con precisión.

Pero imagine una rendija... Cuando en cambio, si (como se hace con los obturadores de plano focal), si una cortina se mueve para abrir el marco, y luego una segunda cortina se mueve para cerrar ese marco, entonces todo lo que tenemos que medir es el tiempo entre el inicio de cada cortina. Ambos bordes del cuadro obtienen exactamente la misma exposición (pero en momentos ligeramente diferentes). Y la velocidad de obturación puede ser muy rápida, digamos 1/8000 segundos, lo que por supuesto tiene el efecto de ser una rendija estrecha que se mueve a lo largo del encuadre, pero es una exposición muy pareja y sincronizada con mucha precisión. Los engranajes mecánicos, los resortes y el movimiento ya no son factores, ya que todo el movimiento es exactamente el mismo para cualquier elección de velocidad de obturación, y el mismo para ambas cortinas. Sin variaciones mecánicas debido a varias velocidades de obturación. Simplemente podemos usar un cristal de reloj de cuarzo para medir los dos tiempos de cortina de inicio, cuya diferencia se convierte en la duración de la velocidad de obturación. No hay nada mejor que eso. Exposición uniforme y precisa.

Sin embargo, esto se convierte en un problema para flash. El flash es muy rápido (de corta duración) y solo puede ocurrir de manera útil si el obturador está completamente abierto para pasarlo. Eso significa que una rendija no puede funcionar para el flash, o más bien, la rendija tiene que ser la dimensión del sensor completamente abierta. Significa que este tiempo de viaje de 1/300 segundos para abrir es la duración de obturación más corta que puede funcionar para el flash, llamada velocidad de sincronización del obturador.

Una sincronización de 1/200 segundos es más común en cámaras menores, pero los obturadores de plano focal más rápidos pueden y hacen 1/320 segundos (varios modelos Nikon DSLR lo hacen).

Si tarda 1/300 segundos en abrirse por completo, y si la segunda cortina comienza a cerrarse inmediatamente, todavía queda una pequeña ventana completamente abierta para que se produzca el destello rápido. Esa velocidad de obturación mínima para la sincronización del flash es necesariamente de 1/300 segundos. Flash es un inconveniente menor, pero realmente es bastante ingenioso. Y la idea del obturador de plano focal tiene unos 100 años.

Momento del experimento mental. Supongamos que nos gustaría una exposición mínima de 1/2000 de segundo (500 microsegundos) en una cámara de fotograma completo de 35 mm. Tenemos un solo 'obturador' para quitarnos del camino y regresar.

Toleraremos que un lado de la imagen esté un 10 % más expuesto que el otro, lo que significa que permitiremos 50 μs para mover el obturador hacia adelante y hacia atrás. Entonces, el obturador tiene que viajar unos 35 mm en 25 μs y regresar. Eso es 1,4 mm por microsegundo.

Vamos a convertir eso en unidades más familiares.

Entonces, nuestro obturador necesita viajar a un promedio de 3131 millas por hora. MACH 4 .

Calculemos la fuerza G necesaria para lograr que alcance esa velocidad terminal en el tiempo requerido. Cero a 1400 metros/segundo en 25 μs: alrededor de 5,7 millones de G.

Simplemente porque solo hay una cosa mecánica tan rápida que puede acelerar fuera del camino del sensor (o película) y regresar sin causar problemas de ingeniería graves con el tiempo y la disminución de la vida útil del obturador. Simplemente no vale la pena cuando la alternativa no tiene desventajas en la mayoría de los usos.

Eso es porque las cortinas del obturador tienen una velocidad limitada. Por lo tanto, si desea archivar exposición a alta velocidad/poco tiempo, debe mantener el sensor expuesto a la luz durante un breve período de tiempo. Y en tal caso lo más sencillo es no aumentar la velocidad de las cortinas, sino limitar el tamaño de la rendija

Por ejemplo, si el tamaño del sensor es de 24 mm y la velocidad de sincronización del flash es de 1/250, esto significará que las cortinas se mueven a 6 m/s (que es una velocidad considerable para dicho dispositivo).

Además, la mecánica de las cortinas debe estar equilibrada y calculada de tal manera que no agregue muchas vibraciones al cuerpo con la aceleración, el movimiento y la desaceleración.

rolling shutterno tiene nada que ver con el movimiento de la persiana. Tiene que ver con el hecho de que el sensor de imagen solo puede leer una línea a la vez. Está configurado como un banco de sensores que se barren para capturar una imagen completa. Este barrido de lectura de cada línea es lo que se convierte en elrolling shutter