Por que as persianas eletrônicas expõem linha por linha?

Esta pergunta está relacionada à minha pergunta anterior: Por que as câmeras usam uma fenda entre duas cortinas em vez de expor o sensor inteiro instantaneamente? Esta pergunta é sobre por que a coisa da fenda vem com o obturador eletrônico.

Por que as persianas eletrônicas expõem linha por linha, embora não seja necessária uma fenda?
Por que o sensor não pode ser exposto por um momento, globalmente (eletronicamente)? Oh, e é não expor, não é? É mais como 'baixar a imagem para o processador, não é?

Então, por que os dados de imagem do sensor não podem ser baixados globalmente para o processador? Por que é baixado linha por linha?

Então, por que os dados de imagem do sensor não podem ser baixados globalmente para o processador? Por que é baixado linha por linha?

É uma questão de limitações físicas e simplicidade. A limitação física é que há apenas espaço para um certo número de conexões externas - você não pode conectar todos os pixels ao processador e obter todos os dados de uma só vez, porque não há espaço suficiente para os 20 milhões (ou mais) de pouco fios que teriam que passar do sensor para o processador. Não há espaço suficiente (no sensor ou no processador) para conexões externas suficientes para ler todos os pixels em uma única linha, exatamente ao mesmo tempo. Portanto, você precisa poder armazenar a imagem no sensor de alguma forma, para poder lê-la um pouco de cada vez.

O que você pode fazer é fazer com que cada pixel se conecte à sua pequena célula de memória, de modo que, quando você aciona o "obturador", cada pixel armazena seu valor no respectivo local de memória exatamente ao mesmo tempo. Isso é chamado de obturador global e alguns sensores de imagem funcionam exatamente dessa maneira. Mas isso aumenta a complexidade, o que significa que mais chips de cada lote estarão com defeito, o que significa menor rendimento de cada pastilha de silício, o que significa sensores mais caros. Além disso, todo esse circuito extra ocupa um espaço que poderia ser melhor dedicado a pixels maiores ou maiores. Então, o que eles fazem é criar células de memória suficientes para criar uma única linha de uma só vez. Essa linha é enviada ao processador e, em seguida, a próxima linha é lida, e assim por diante. Esta é a persiana.

Porque o sensor essencialmente nunca para de detectar. Não há mecanismo embutido no sensor para não sangrar a carga dos pequenos capacitores quando a luz o atinge. Também leva tempo suficiente para ler todos os dados do sensor, para que haja uma variação significativa do tempo de exposição entre partes da imagem se o firmware redefinir o sensor, aguardar o tempo de exposição e depois ler os dados.

Os sensores digitais podem ler quadros sucessivos de vídeo sem a necessidade de persianas mecânicas. No entanto, a taxa de quadros é fixa e conhecida, o tempo de exposição por quadro é bastante longo (em relação aos valores típicos de fotografia), é aceitável a exposição "rolando", onde diferentes partes do quadro são expostas em momentos diferentes, e a resolução é baixa.

Alguns sensores possuem essencialmente "persianas eletrônicas". Eles podem integrar a luz por um tempo especificado e congelar o valor pelo menos o tempo suficiente para que toda a matriz seja lida. No entanto, isso requer área de silício, que geralmente é mais desejável gastar em uma melhor coleta de luz em câmeras fotográficas digitais.

Para obter os tempos de obturador precisos e rápidos e a alta resolução esperada das câmeras digitais atuais, é necessário um obturador mecânico com a tecnologia atual a preços que o mercado aceitará.

O motivo é econômico. Os sensores CMOS com obturador global estão disponíveis, mas a complexidade adicional os torna muito caros, e esse custo extra seria justificado para pouquíssimos fotógrafos.

Vamos usar os modelos de câmera de vídeo Sony PMW-F5 vs. PMW-F55 . Obturador global é a principal diferença entre eles. A diferença de preço é bastante acentuada, US $ 16k vs US $ 29k - e isso é apenas para um sensor que cuspe 9 megapixels. Além disso, a sensibilidade à luz do F55 sofre quase uma parada.

O obturador global é concedido com sensores CCD de transferência de quadros. O ponto fraco do CCD é o desempenho de alto ISO, portanto eles são usados ​​apenas em algumas câmeras com preços mais altos, como em alguns modelos Leica e médio formato.