Tại sao không có màn trập lăn khi sử dụng màn trập cơ?

Vì vậy, tôi biết nó có thể không phải là nơi tốt nhất để đặt câu hỏi này, nhưng có lẽ một số bạn đã quen thuộc với cơ chế của máy ảnh không gương lật kỹ thuật số và công nghệ cảm biến CMOS.

Tôi hoàn toàn không hiểu tại sao các cảm biến hình ảnh điện tử, tạo ra các tạo tác màn trập lăn, không tạo ra hình ảnh với vấn đề này, khi kết hợp với một màn trập cơ học. Điều tôi không nhận được là như sau:

Màn trập lăn xảy ra do đọc cảm biến từ bên này sang bên khác (thường là từ trên xuống dưới), vì vậy hình ảnh thực tế được ghép lại với nhau từ các đường quét của các khoảnh khắc liên tiếp khác nhau. Theo hiểu biết của tôi, dòng đọc quét bắt chước cửa sổ màn trập cơ học di chuyển phía trên cảm biến (?). Bây giờ khi một màn trập cơ học được sử dụng ở phía trước cảm biến, màn trập sẽ đảm nhận nhiệm vụ này, trong khi cảm biến được đọc ra trên toàn cầu tại một thời điểm (?). Do đó, các tạo tác màn trập lăn không xuất hiện trong hình ảnh cuối cùng. NHƯNG nếu cảm biến có thể được đọc ra trên toàn cầu cùng một lúc, tại sao điều này không chỉ đơn giản xảy ra, khi sử dụng màn trập điện tử? Tại sao cảm biến không chỉ có thể được bật và tắt trong vòng ví dụ 1/2000 giây, tránh màn trập lăn? Tại sao "phương pháp đường quét" cần thiết để chụp ảnh,

Khi tôi có máy ảnh, có thể chụp ảnh tĩnh ở tốc độ 10 khung hình / giây bằng màn trập cơ, tại sao điều đó không có nghĩa là cảm biến có thể chụp ảnh ở tốc độ 10 khung hình / giây mà không tạo ra màn trập lăn?

Tôi đã tìm thấy này bài đó giải thích lý do chung của cán màn trập, nhưng không phải là câu hỏi cụ thể tôi có.

Tôi thậm chí không biết liệu các giả định của mình có đúng không, nhưng tôi rất vui, nếu ai đó có thể làm sáng tỏ điều này.

Khi tôi có máy ảnh, có thể chụp ảnh tĩnh ở tốc độ 10 khung hình / giây bằng màn trập cơ, tại sao điều đó không có nghĩa là cảm biến có thể chụp ảnh ở tốc độ 10 khung hình / giây mà không tạo ra màn trập lăn?

Để hiểu lý do tại sao, chúng ta phải xem qua pixel 3T (ransistor) điển hình:

Điểm ảnh 3T này có thể được sử dụng với cửa chớp, nhưng không phải với cửa chớp toàn cầu (điện tử). Tín hiệu RST sẽ đặt lại điện áp trên photodiode thành điện áp dương. Khi ánh sáng được phát hiện, điện áp đó sẽ giảm tỷ lệ thuận với các điện tích được phát hiện. Phần khó chịu cho màn trập toàn cầu là chúng ta không thể tắt photodiode . Chúng ta không thể đọc đồng thời tất cả các pixel vì lý do thực tế (quá nhiều dây, mạch đọc, nguồn, v.v.), vì vậy trong thời gian ánh sáng đọc sẽ tiếp tục bị thu thập trong các pixel khác khiến đầu ra của chúng thay đổi. Thêm một màn trập cơ học sẽ giúp cho ánh sáng có thể chạm tới điốt quang, bỏ qua vấn đề.

Để thực hiện màn trập toàn cầu trong CMOS, ít nhất bạn cần có pixel 4T:

$M_{sf}$

Nhược điểm chính của màn trập toàn cầu so với màn trập lăn là cửa sổ thời gian chụp trở nên ngắn hơn. Điều này được giải thích trong bài viết mà bạn đề cập. Nó cũng được thể hiện trong sơ đồ sau (mà tôi đã nhanh chóng vẽ lên bằng sơn).

$<1e^-$

Có hai phần này: Thứ nhất, màn trập lăn vẫn có thể xảy ra với (một số, xem ghi chú) cửa chớp cơ học. Tuy nhiên, điều này chỉ ở thời gian tiếp xúc ngắn. Màn trập được xây dựng từ hai rèm cửa. Trước khi phơi sáng, rèm 1 ở phía trước cảm biến. Khi phơi sáng bắt đầu, rèm 1 di chuyển xuống (hoặc lên hoặc bất cứ thứ gì) và bắt đầu phơi cảm biến. Khi kết thúc phơi sáng, rèm 2 di chuyển vào và che cảm biến.

Nói rằng màn cửa mất 2 mili giây để thực hiện toàn bộ chuyển động. Nếu bạn có thời gian phơi sáng là 100 mili giây, điều đó có nghĩa là trong 98 mili giây, toàn bộ cảm biến được phơi sáng cùng một lúc. Kết quả là, không có màn trập lăn.

Tuy nhiên, tại một số điểm, cửa chớp không thể di chuyển đủ nhanh và không có lúc nào toàn bộ cảm biến bị lộ (đây là điểm mà máy ảnh của bạn sẽ không thể sử dụng đồng bộ flash đơn giản). Ví dụ: giả sử chúng ta có thời gian phơi sáng là 1/1000. Điều đó có nghĩa là cảm biến của chúng tôi chỉ có thể được hiển thị trong 1 mili giây. Tuy nhiên, nếu tấm màn thứ hai chờ đợi tấm rèm thứ nhất tiếp xúc hoàn toàn với cảm biến, các bộ phận của cảm biến sẽ bị lộ trong 2 mili giây! Thay vào đó, tấm màn thứ hai bắt đầu di chuyển trước khi tấm màn thứ nhất kết thúc và sự phơi sáng xảy ra như một "đường" của cảm biến phơi sáng. Xem video này từ Slow Mo Guys trên youtube, nơi bạn có thể thấy rõ điều này xảy ra:

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

Vậy tại sao chúng ta không thấy hiệu ứng màn trập lăn tương tự với các máy ảnh này? Chúng tôi làm! Chúng tôi chỉ không thông báo. Đây là cửa chớp trên máy ảnh DSLR di chuyển nhanh đến mức ngay cả ở thời gian phơi sáng 5 mili giây, chúng thường sẽ phơi sáng toàn bộ cảm biến tại một thời điểm nào đó (dẫn đến hình ảnh bị mờ nếu chuyển động cao và che giấu bất kỳ "màn trập lăn nào" "hiệu ứng. Ở tốc độ màn trập cao hơn, lượng chuyển động cần thiết để cung cấp cho bạn hiệu ứng màn trập lăn (giả sử ở mức 1/1000 của lần phơi sáng thứ hai) là rất cao, cao hơn nhiều so với mức phơi sáng thông thường của bạn trong video. Nhưng nếu chúng ta đạt được những điều đó tốc độ, màn trập lăn là một điều với cửa chớp cơ học, chỉ cần nhìn vào hình ảnh này từ wikipedia :

Tôi không chắc cách đọc cảm biến của cảm biến DSLR hiện đại xảy ra, nhưng tôi nghĩ chúng vẫn thực hiện một số hình thức quét. Điều này chỉ không bị ăn mòn với sự chiếu sáng của cảm biến, được thực hiện bằng một màn trập cơ học.

Lưu ý: Có lẽ người ta có thể nói rằng cửa chớp lá được sử dụng trong (rất) máy ảnh đắt tiền không có màn trập lăn.