Por que não há persiana ao usar uma persiana mecânica?

Então, eu sei que talvez não seja o melhor lugar para fazer essa pergunta, mas talvez alguns de vocês estejam familiarizados com a mecânica das câmeras digitais sem espelho e a tecnologia dos sensores CMOS.

Não entendo por que os sensores de imagem eletrônicos, que criam artefatos de persianas, não produzem imagens com esse problema, quando combinados com um obturador mecânico. O que não entendo é o seguinte:

O obturador rotativo ocorre devido à leitura do sensor de um lado para outro (geralmente de cima para baixo), para que a imagem real seja costurada a partir de linhas de varredura de diferentes momentos consecutivos. No meu entendimento, a leitura da linha de varredura imita a janela do obturador mecânico que se desloca acima do sensor (?). Agora, quando um obturador mecânico é usado na frente do sensor, o obturador assume essa tarefa, enquanto o sensor é lido globalmente ao mesmo tempo (?). Portanto, os artefatos do obturador rotativo não estão aparecendo na imagem final. MAS, se o sensor puder ser lido globalmente de uma só vez, por que isso não está acontecendo simplesmente quando se usa um obturador eletrônico? Por que o sensor não pode apenas ser ligado e desligado em, por exemplo, 1/2000 de segundo por completo, evitando enrolar a persiana? Por que o "método da linha de digitalização" é necessário para tirar uma imagem,

Quando eu tenho uma câmera, que pode capturar imagens estáticas a 10fps com um obturador mecânico, por que não significa que o sensor pode capturar imagens a 10fps eletronicamente sem produzir obturadores?

Eu encontrei este post que explica o motivo geral de enrolar o obturador, mas não a pergunta específica que tenho.

Eu nem sei se minhas suposições estão corretas, mas ficaria satisfeito se alguém pudesse esclarecer isso.

Quando eu tenho uma câmera, que pode capturar imagens estáticas a 10fps com um obturador mecânico, por que não significa que o sensor pode capturar imagens a 10fps eletronicamente sem produzir obturadores?

Para entender o porquê, precisamos dar uma olhada em um pixel típico de 3T (ransistor):

Esse pixel de 3T pode ser usado com persianas, mas não com persianas globais (eletrônicas). O sinal RST redefinirá a tensão no fotodiodo para uma tensão positiva. Quando a luz é detectada, essa tensão diminui proporcionalmente às cargas geradas por fotogeração detectadas. A parte irritante para a obturação global é que não podemos desligar o fotodiodo . Não podemos ler todos os pixels simultaneamente por motivos práticos (muitos fios, circuitos de leitura, energia etc.), portanto, durante a leitura, a luz continuará sendo coletada em outros pixels, causando alterações na saída. A adição de um obturador mecânico tornará possível impedir que a luz alcance o fotodiodo, ignorando o problema.

Para implementar a obturação global no CMOS, você precisa pelo menos de um pixel de 4T:

$M_{sf}$

A principal desvantagem do obturador global sobre o obturador rolante é que a janela de tempo da captura se torna mais curta. Isso é explicado no post que você mencionou. Também é demonstrado no diagrama a seguir (que eu rapidamente desenhei com tinta).

$<1e^-$

Existem duas partes para isso: Primeiro, persianas rolantes ainda podem ocorrer com (algumas, veja a nota) persianas mecânicas. No entanto, isso ocorre apenas em curtos períodos de exposição. O obturador é construído com duas cortinas. Antes da exposição, a cortina 1 está na frente do sensor. Quando a exposição começa, a cortina 1 se move para baixo (ou para cima ou o que for) e começa a expor o sensor. No final da exposição, a cortina 2 se move para dentro e cobre o sensor.

Digamos que as cortinas demorem 2 milissegundos para fazer todo o movimento. Se você tiver um tempo de exposição de, digamos, 100 milissegundos, isso significaria que, por 98 milissegundos, todo o sensor será exposto ao mesmo tempo. Como resultado, não há persiana.

Em algum momento, no entanto, os obturadores não podem se mover rápido o suficiente e, em nenhum momento, todo o sensor está exposto (este é o ponto em que sua câmera não poderá usar uma simples sincronização de flash). Por exemplo, digamos que tenhamos um tempo de exposição de 1/1000. Isso significa que nosso sensor só pode ser exposto por 1 milissegundo. No entanto, se a segunda cortina esperar que a primeira cortina exponha completamente o sensor, partes do sensor já estarão expostas por 2 milissegundos! Em vez disso, a segunda cortina começa a se mover antes que a primeira cortina seja concluída e a exposição ocorre como uma "linha" do sensor exposto. Veja este vídeo do Slow Mo Guys no youtube, onde você pode ver claramente isso acontecendo:

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

Então, por que não vemos o mesmo efeito de obturador com essas câmeras? Nós fazemos! Nós simplesmente não percebemos. Aqui estão As persianas de uma DSLR se movem tão rápido que, mesmo em um tempo de exposição de 5 milissegundos, elas geralmente expõem todo o sensor em algum momento (o que resulta em uma imagem borrada se o movimento for alto e oculta qualquer "persiana rolante"). "efeito. Em velocidades mais altas do obturador, a quantidade de movimento necessária para gerar o efeito de obturação contínua (por exemplo, 1/1000 de uma segunda exposição) é muito alta, muito maior do que as exposições típicas em vídeo. Mas, se atingirmos essas velocidades, obturador rolante é uma coisa com persianas mecânicas, basta dar uma olhada nesta imagem da wikipedia :

Não sei ao certo como acontece a leitura do sensor de um sensor DSLR moderno, mas acho que eles ainda fazem alguma forma de scanline. Isso simplesmente não está relacionado à iluminação do sensor, que é feita por um obturador mecânico.

Nota: Pode-se dizer que as persianas utilizadas em câmeras (muito) caras não possuem persianas.