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

Corrígeme si me equivoco:

Cuando tomo una foto, el sensor recopila la información de la luz "en su 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 rodante (modo de película) cuando filma?

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?

Te equivocas. Cuando toma una foto, un sensor CMOS escanea línea por línea exactamente de la misma manera que lo hace cuando graba un video.
Las explicaciones no son claras... la fotografía antigua explica por qué la película registra la 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 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 registra una línea a la vez es una tecnología dictada por la capacidad del procesador. Es decir, cuando los procesadores se vuelvan lo suficientemente rápidos, el efecto de obturador 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 .
Sí, el problema es de hecho un problema de diseño físico/cableado. Sin embargo, creo que esta es un área que se está mejorando para los sensores CMOS. El año pasado, por esta época, 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 dieron a conocer los detalles técnicos de su prototipo, sin embargo, se supone que reestructuraron el cableado para proporcionar más lecturas de sensores en paralelo de lo que era posible antes.

Respuestas (3)

En ambos casos, la lectura real del sensor se realiza línea por línea. Se hace de esa manera (en gran parte) porque hacerlo de otra manera 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 costosos y casi nunca brindan ningún beneficio real.

En cuanto a por qué parece haber una diferencia entre el modo de película y el modo fijo, es bastante simple: en el modo fijo, está usando un obturador físico y la lectura del sensor a la memoria ocurre cuando el obturador está cerrado. Como señaló @Matt Grum, todavía obtienes algo del 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 el modo de 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 activaciones, por lo que se vuelve difícil lograr más de 10 fotogramas por segundo más o menos. Llegar a los 24 fotogramas por segundo necesarios para el video, nuevamente, agregaría muchos gastos con pocos beneficios. Por lo tanto, en el modo de película, el obturador físico permanece abierto y la cámara usa un obturador electrónico en su lugar, y una vez que lo hace, los artefactos de la lectura línea por línea del sensor a la memoria pueden volverse visibles.

Entonces, es correcto decir que en el modo de imágenes fijas, el CMOS actúa PARCIALMENTE como un obturador global (ya que toda la luz expone el sensor en su totalidad, y luego, cuando ya no hay más luz incidiendo en él, se lee cada línea) ? Pero, ¿por qué, si la cámara usa un obturador electrónico (que supongo 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, luego el obturador electrónico se activa y luego se leen las líneas, ¿por qué hay artefactos de obturador rodante?
Porque no hay un comando para "apagar" la sensibilidad a la luz. Solo está leyendo los datos de una celda, lo que drena la carga en esa celda.
Podría ayudar un poco (o confundir) si piensas que luz = lluvia y un píxel = balde. Y en un sensor CMOS, la única forma de verificar cuánta agua hay en cada balde es vaciar el balde. Solo puedes vaciar los cubos uno por uno, y llueve todo el tiempo. El "modo de película" simplemente significa que estás corriendo bajo la lluvia, vaciando los cubos. El "modo foto" es diferente: primero coloca una cubierta encima de tu campo de cubos; luego das la vuelta y vacías cada balde; luego quitas la tapa por un rato y la vuelves a poner ("exposición"); luego vacías cada balde y los mides.
@Jukka Suomela: buena analogía, excepto por un punto menor: en realidad puede vaciar una "fila de cubos" completa a la vez, no solo uno.
@Jerry: Sí. Traté de mantenerlo simple (y 600 caracteres de largo).
Hace que suene agotador correr bajo la lluvia vaciando baldes.

Al tomar una imagen fija, tiene un obturador físico que controla la luz que llega al sensor. La imagen aún 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 la cámara (generalmente 1/250 s), 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 1/4000 se obtiene una rendija que atravesaba el encuadre y brinda un efecto de obturador rodante similar para imágenes fijas. Sin embargo, debido a que el tiempo para atravesar el cuadro por el obturador (1/250 s) es diez veces más rápido que el tiempo para leer el sensor durante el video (1/25 s), necesita un objeto que se mueva realmente 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.

Uhmmmm, ¿qué pasa con las exposiciones de 1 segundo (o más)? ¿El sensor tarda más en leer cada línea o vuelve a leer las líneas cuando llega al fondo?
@Nick Acabas 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 s o más (dependiendo de la cámara), pero para exposiciones más cortas el sensor completo nunca está expuesto en un momento dado.
@Nick, solo a velocidades superiores a 1/250 s el obturador escanea el cuadro, a 1/200 s hay un momento en que todo el sensor queda expuesto, lo que permite el flash a esta velocidad
@Andres, cuando se toman fotografías, el cuadro se escanea después de que se cierra 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 cuadro en aproximadamente 1/25 s
@matt ¡Lo sé, me di cuenta de mi error y borré el comentario! Pero esto no explica por qué el obturador tiene que rodar en el modo de video: ¿por qué la cámara no puede capturar todo el cuadro entonces?
@Nick, no te preocupes, dejaré mi publicación allí, ya que habrá más confusión si la elimino. Básicamente, la cámara no puede capturar todo el cuadro a la vez en ningún modo, solo está en modo de imágenes fijas después de que el obturador se ha cerrado, la cámara tiene todo el tiempo del mundo (en términos relativos) para leer los píxeles en el orden que elija, ya que hay ¡No entra luz extra que altere el resultado!

Usted puede encontrar este enlace útil:

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

Es un compromiso de CMOS: calor, energía, frecuencia de actualización más lenta, más barato 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 el encogimiento: 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 modo foto se lee la luz como un todo y en modo vídeo línea por línea? El artículo explica las diferencias entre el balanceo y el global, pero no puedo entender el cambio entre el modo foto y película.
@Andres, la imagen todavía se lee línea por línea en modo foto, ¡simplemente no lo notas!
¿Por qué las DSLR en modo película tienen un obturador rodante en lugar de un obturador global?
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