Hat eine Langzeitbelichtung in einer DSLR-Kamera einen ähnlichen Effekt wie ein Global Shutter?

Ich glaube, Sie haben die Funktionsweise des Verschlusses etwas missverstanden. Zunächst deckt der erste Shutter den Sensor ab und der zweite nicht. Der erste Verschluss gleitet dann weg, um den Sensor freizulegen, und der zweite Verschluss folgt ihm, um den Sensor wieder abzudecken. Die Shutter bewegen sich unabhängig von der Belichtungszeit immer gleich schnell.

Bei einer kurzen Belichtung beginnt der zweite Verschluss, den Sensor zu schließen, bevor der erste Verschluss ihn vollständig geöffnet hat. Der Effekt ist, dass sich ein offener Spalt über den Sensor bewegt, dessen Breite von der gewünschten Belichtungszeit abhängt. Bei längeren Belichtungszeiten gibt es jedoch drei Phasen: Der erste Verschluss öffnet vollständig, der Sensor bleibt einige Zeit vollständig unbedeckt, und dann schließt der zweite Verschluss. Dabei werden zwar alle Pixel gleichzeitig belichtet, außer kurzzeitig zu Beginn und am Ende der Belichtung.

Die meisten DSLRs haben Verschlussvorhänge, die die Vorderseite des Sensors in etwa 2-4 Millisekunden passieren. Abgesehen von einer mechanischen Fehlfunktion ist bei jedem bestimmten Kameramodell die Durchgangszeit für jeden Verschlussvorhang unabhängig von der Belichtungszeit immer gleich. Dies ist der Fall bei Verschlusszeiten von 1/8000 Sekunde, bei denen der zweite Vorhang den ersten Vorhang einen Bruchteil einer Millisekunde dahinter über den Sensor „jagt“, bis zum Bulb-Modus, bei dem der Versatz zwischen Beginn und Ende der Belichtung liegt auf der einen Seite des Sensors zur anderen ist immer noch das gleiche 2-4 Millisekunden.

Bei einer Belichtung von 1/8000 Sekunde entspricht ein Versatz von 4 Millisekunden ungefähr dem 32-fachen der Belichtungsdauer.

Bei einer 8-Sekunden-Belichtung ist derselbe 4-Millisekunden-Offset ein winziges 0,0005-faches der Gesamtbelichtungszeit.

Wie das Auslesen erfolgt, ist für Standbilder unerheblich, da es durchgeführt wird, wenn kein Licht den Sensor erreicht, nachdem die Verschlussvorhänge geschlossen sind.

Der Grund, diese Frage zu stellen, ist zu verstehen, ob eine DSLR-Kamera für einen akademischen Forschungszweck geeignet ist.

Selbst professionelle Kameras der Spitzenklasse sind nicht das, was man als „Laborqualität“ bezeichnen würde. Die Präzision, die für kreative/historische/dokumentarische Fotografie erforderlich ist, ist relativ gering. Alles innerhalb einer Sechstelstufe gilt als akzeptabel für eine Kamera mit minimalen Anpassungen von 1/3 Blende für Blende (Av), Belichtungszeit (Tv) und Empfindlichkeit (ISO). In Bezug auf die Belichtungszeit, gemessen in Sekunden oder Bruchteilen davon, entspricht eine Sechstelstufe ungefähr 12 %. Wenn also eine Kamera so eingestellt ist, dass sie ein Foto mit einer Verschlusszeit von 1/250 Sekunde (4 ms) aufnimmt, wird alles zwischen 1/285 Sekunde (3,52 ms) und 1/225 Sekunde (4,48 ms) als akzeptabel angesehen.

Die andere Sache, an die Sie sich erinnern sollten, ist, dass die Zahlen, die wir in der "Standard" -Skala für die Verschlusszeit verwenden, nicht die tatsächlichen Zielzahlen sind. Sie sind abgerundete Versionen der Zweierpotenzen, die zu einer Zeit ausgewählt wurden, als Kameras noch viel ungenauer waren als heute. Zum Beispiel ist das, was wir 1/250 Sekunde nennen, tatsächlich 1/256 Sekunde (was bedeutet, dass wir diese zulässige Zeitabweichung von 12 % von 1/256 geben oder nehmen, anstatt von 1/250)! Das zulässige Fenster für unsere genannte Verschlusszeit von 1/250 beträgt also tatsächlich +/- 12 % von 1/256 Sekunden, was zwischen 1/229 Sekunden (gerundet auf den nächsten ganzen Nenner) und 1/291 Sekunden (gerundet auf der nächste ganze Nenner). Aber da wir in der Fotografie gerne Zahlen auf die nächste "5" runden, nennen wir sie 1/230 bzw. 1/290 Sekunden.

Weitere Informationen zu markierten Zahlen im Vergleich zu Zielzahlen im Vergleich zu tatsächlich verwendeten Zahlen und warum dies für die kreative/dokumentarische/historische Fotografie nicht wirklich wichtig ist, finden Sie unter: Gibt es einen vernünftigen Grund, warum ¹⁄₁₂₅ nicht stattdessen genau die Hälfte von ¹⁄ ist? ₆₀?

Meine Anwendung beinhaltet die Verwendung eines extrem kurzen Pulslasers zum Einfrieren von Bewegung (so kurz wie 9 ns). Daher war ich besorgt, ob Rolling Shutter auch bei Langzeitbelichtungen einsetzt und meine normale Kamera für das Experiment ungeeignet macht.

Ja, solange der erste Vorhang bei Beginn des Lichtimpulses bereits vollständig geöffnet ist und der zweite Vorhang bei Ende des Lichtimpulses noch nicht zu schließen begonnen hat, wird der gesamte Sensor für die gesamte Dauer des Lichtimpulses beleuchtet. Bei Standbildern wird der Sensor nur einmal nach dem Ende der Aufnahme ausgelesen. Bei geöffnetem Verschluss wird nicht „gescannt“.

Solange Ihr Laserimpuls deutlich kürzer ist als die Blitzsynchronzeit der Kamera (normalerweise etwa 1/200-1/250 Sekunden oder 5-4 Millisekunden), sollten Sie die Blitzsynchronisationsfunktion der Kamera verwenden, um den Laser auszulösen. (Wie das geht, müsste wahrscheinlich eine separate Frage sein.)

Wir haben auch einige bestehende Fragen zur Hochgeschwindigkeitsfotografie, bei der sehr kurze Lichtimpulse anstelle von kurzen Verschlusszeiten verwendet werden, um die Bewegung von Hochgeschwindigkeitsobjekten einzufrieren. Darunter:

Welche Probleme können bei der Verwendung eines Lasers als Blitzquelle für die Hochgeschwindigkeitsfotografie auftreten?
Wie kann ich die Bewegung einer Kugel erfassen?
Wie löse ich den Blitz auf eine Weise aus, die der Highspeed-Fotografie das Glück nimmt?
Warum friert eine Verschlusszeit von ¹⁄₂₅₀ die Bewegung nicht ein, wenn ein Blitz dieser Dauer dies tut?

Es ist immer noch derselbe Verschluss, auch bei Langzeitbelichtung und Pixel werden nicht gleichzeitig belichtet.

Allerdings wird die Zeitdifferenz (bezogen auf die Gesamtbelichtungszeit) mit zunehmender Belichtungszeit kleiner. Es kann je nach Ihren Anforderungen unbedeutend werden.

Wenn Sie Rolling Shutter überhaupt nicht vertragen, haben Sie noch 2 Möglichkeiten:

• Verwenden Sie einen externen Global Shutter
• Verwenden Sie den Blitz (der Verschluss öffnet und schließt sich bei Dunkelheit, der Blitz beleuchtet die gesamte Szene gleichzeitig)

CMOS-Pixel werden zurückgesetzt und sammeln dann die kumulative Ladung aus dem Licht, das sie empfangen, bis sie erneut gelesen und zurückgesetzt werden. Üblicherweise wird das CMOS zurückgesetzt, der Verschlussvorgang durchgeführt (vorderer Vorhang, Verzögerung, dann hinterer Vorhang) und dann werden Werte gelesen.

Aufgrund des mechanischen Prozesses wird es während des Öffnens/Schließens des Verschlusses immer einen kurzen Zeitraum geben, in dem der Sensor teilweise verdeckt ist.

Ob Sie davon betroffen sind, hängt davon ab, welche Art von Ereignis Sie mit einer Langzeitbelichtung festhalten möchten. Wenn Sie hoffen, ein helles, aber unvorhersehbares Ereignis wie einen Blitz einzufangen, ist es möglich, dass ein Verschlussvorhang während des Ereignisses halb geschlossen ist. Wenn Sie etwas bei konstanteren Lichtverhältnissen suchen, sind die benötigten 1/125 oder 1/250 Sek. bei einer Belichtung von 1 Sek. oder mehr belanglos.

Für den von Ihnen beschriebenen Zweck: Ja, alle Pixel werden gleichzeitig belichtet; Sie arbeiten unabhängig voneinander parallel. Selbst für die kurzen Start- und Zielzeiten arbeiten noch alle zusammen – aber der Verschluss wird einige Zeit brauchen, um vollständig aus dem Weg zu gehen.

Wenn also während der Langzeitbelichtung ein kurzes Ereignis auftritt, erhalten Sie eine gleichzeitige Ablesung über die Oberfläche des Sensors.

Ich denke, viele Leute hier irren sich in Bezug auf den Sensor. Bei Ihren Geschwindigkeiten spielt es keine Rolle, was der physische Verschluss tut (wenn er überhaupt einen physischen Verschluss hat). Die meisten Sensoren senden ihre Informationen Pixel für Pixel (oder in Klumpen) und nicht alle auf einmal, als ob sie scannen würden - wie ein Buch zu lesen. Es beginnt oben links, liest quer, geht eine Zeile nach unten und wiederholt sich. Dies ermöglicht die Aufzeichnung eines einzigen Informationsstroms und erfordert weitaus weniger Verkabelung. Dies ist schnell erledigt, aber wenn Sie 9 Nanosekunden benötigen, wird dies sehr auffällig sein. Dazu benötigen Sie einen "Global Shutter" -Sensor, der den Sensor auf einmal liest. Derzeit sind diese relativ selten und teuer, da jeder Sensor seinen eigenen Stream haben muss, anstatt dass jeder Sensor denselben Stream teilt. Viel mehr Verkabelung.

ICH STEHE KORRIGIERT: Es startet den Scan zeilenweise und liest den Scan zeilenweise, aber wenn Sie eine längere Belichtung haben, sammeln diese Sensoren die ganze Zeit über Licht. Solange Ihr 9-ns-Blitz zwischen dem Zeitpunkt der Aktivierung jeder Zeile und dem Lesen der ersten Zeile auftritt, sollten Sie in Ordnung sein. (Zum Beispiel, wenn Sie eine Belichtung von einer Sekunde haben und Ihren 9-ns-Blitz bei der 1/2-Sekunden-Markierung ausführen.