Warum haben DSLRs im Filmmodus Rolling Shutter statt Global Shutter?

Korrigiert mich, wenn ich falsch liege:

Wenn ich ein Bild mache, sammelt der Sensor während der Belichtungszeit die Lichtinformationen "als Ganzes" und speichert sie dann auf der Karte. Wenn ich einen Film mache, scannt der Sensor Zeile für Zeile und speichert dann das Bild auf der Karte.

Also, wenn das stimmt, warum schaltet die Kamera beim Filmen von Global Shutter (wie im Fotomodus) auf Rolling Shutter (Filmmodus) um?

Natürlich muss es einen technischen Grund geben, aber warum einen Rolling-Shutter anstelle des viel komfortableren Global-Shutter verwenden?

Du liegst falsch. Wenn Sie ein Bild aufnehmen, scannt ein CMOS-Sensor Zeile für Zeile genau so wie bei der Videoaufnahme.
Die Erklärungen sind nicht klar ... das alte Foto erklärt, warum der Film aufgrund der physischen Verschlussbewegung später eine Aktion registriert, aber nicht, warum elektronische Verschlüsse dies tun sollten, da das Problem in der Reihenfolge der Zeilenerfassung liegt. Ohne die Kapazität des Prozessors in den aktuellen Kameramodellen im Vergleich zur Datenmenge zu kennen, würde ich vermuten, dass der Grund, warum der Sensor jeweils eine Zeile registriert, eine von der Prozessorkapazität vorgegebene Technologie ist? Das heißt, wenn Prozessoren schnell genug werden, verschwindet der Rolling-Shutter-Effekt, weil die Kamera alle Zeilen gleichzeitig in jedem "Frame" registrieren kann??
@Terra: Siehe Antwort von Jerry Coffin. Das Problem ist nicht die Prozessorleistung, sondern die Verkabelung .
Ja, das Problem ist tatsächlich ein Verkabelungs-/physikalisches Layoutproblem. Ich denke jedoch, dass dies ein Bereich ist, der für CMOS-Sensoren verbessert wird. Letztes Jahr um diese Zeit demonstrierte Canon einen 120-MP-APS-H-Sensor, der eine deutlich höhere Ausleserate hatte als die größten modernen Sensoren, die es heute in Kameras gibt. Sie haben die technischen Details ihres Prototyps nicht veröffentlicht, es wird jedoch angenommen, dass sie die Verkabelung umstrukturiert haben, um eine parallelere Sensorauslesung als zuvor zu ermöglichen.

Antworten (3)

In beiden Fällen erfolgt das eigentliche Auslesen des Sensors zeilenweise. Dies wird (hauptsächlich) so gemacht, weil es sonst zu teuer wäre - um alle Pixel parallel zu lesen, benötigen Sie für jedes Pixel eine separate Verbindung vom Sensor zum Speicher. 12 Millionen Verbindungen (zum Beispiel) vom Sensor zum Speicher wären horrend teuer – und bringen fast nie einen wirklichen Nutzen.

Warum es einen Unterschied zwischen dem Filmmodus und dem Standbildmodus zu geben scheint , ist ziemlich einfach: Im Standbildmodus verwenden Sie einen physischen Verschluss, und das Auslesen vom Sensor in den Speicher erfolgt, wenn der Verschluss geschlossen ist. Wie @Matt Grum betonte, erhalten Sie aufgrund physikalischer Einschränkungen des Verschlusses immer noch den gleichen Effekt über der X-Sync-Geschwindigkeit.

Der Grund, warum Sie den physischen Verschluss im Filmmodus nicht verwenden, sind eher dieselben physischen Einschränkungen. Während der Verschluss eine sehr kurze Belichtungszeit haben kann, gibt es eine Erholungszeit zwischen den Aktivierungen, sodass es schwierig wird, mehr als etwa 10 Bilder pro Sekunde oder so zu erreichen. Die für Videos erforderlichen 24 Bilder pro Sekunde zu erreichen, würde wiederum eine Menge Kosten mit wenig Nutzen verursachen. Daher bleibt im Filmmodus der physische Verschluss geöffnet und die Kamera verwendet stattdessen einen elektronischen Verschluss – und sobald dies der Fall ist, können Artefakte der zeilenweisen Auslesung vom Sensor zum Speicher sichtbar werden.

Es ist also richtig zu sagen, dass das CMOS im Standbildmodus TEILWEISE als globaler Verschluss fungiert (da das gesamte Licht den Sensor als Ganzes belichtet und dann, wenn kein Licht mehr darauf fällt, jede Zeile gelesen wird). ? Aber warum, wenn die Kamera einen elektronischen Verschluss verwendet (der den Sensor steuert, wenn er lichtempfindlich sein muss), gibt es immer noch Schiefe-Artefakte? Ich meine, wenn der Sensor das Licht als Ganzes empfängt, dann der elektronische Verschluss trifft und dann die Zeilen gelesen werden, warum gibt es Rolling-Shutter-Artefakte?
Weil es keinen Befehl zum "Ausschalten" der Lichtempfindlichkeit gibt. Es werden nur die Daten aus einer Zelle gelesen, wodurch die Ladung in dieser Zelle entladen wird.
Es könnte ein wenig helfen (oder verwirren), wenn Sie denken, dass Licht = Regen und ein Pixel = Eimer. Und bei einem CMOS-Sensor besteht die einzige Möglichkeit, zu überprüfen, wie viel Wasser sich in jedem Eimer befindet, darin, den Eimer zu leeren. Sie können die Eimer nur einzeln leeren, und es regnet die ganze Zeit. Der "Filmmodus" bedeutet einfach, dass Sie im Regen herumlaufen und die Eimer leeren. Der "Fotomodus" ist anders: Bauen Sie zuerst eine Abdeckung auf Ihrem Eimerfeld auf; dann gehst du herum und leerst jeden Eimer; dann nimmt man die Abdeckung für eine Weile ab und legt sie wieder auf ("Belichtung"); dann leeren Sie jeden Eimer und messen sie.
@Jukka Suomela: Schöne Analogie, bis auf einen kleinen Punkt: Es kann tatsächlich eine ganze "Eimerreihe" auf einmal leeren, nicht nur einen.
@Jerry: Ja. Versucht, es einfach zu halten (und 600 Zeichen lang).
Klingt ermüdend, im Regen herumzurennen und Eimer zu leeren.

Wenn Sie ein Standbild aufnehmen, haben Sie einen physischen Verschluss, der das Licht steuert, das auf den Sensor trifft. Das Bild wird beim Aufnehmen von Standbildern immer noch Zeile für Zeile gelesen, aber aufgrund des Schließens des physischen Verschlusses wird während des Auslesens kein zusätzliches Licht aufgezeichnet.

Das zeilenweise Auslesen ist eine Folge des CMOS-Designs, das in Kameras mit großen Sensoren zu finden ist, und ist daher unvermeidlich (bis sie einen Weg finden, billigere/größere CCDs herzustellen).

Es ist erwähnenswert, dass bei Verschlusszeiten, die schneller als die X-Synchronzeit der Kamera sind (normalerweise 1/250 s), der Verschluss unten zu schließen beginnt, bevor er oben vollständig geöffnet ist. Das Ergebnis davon ist, dass Sie bei wirklich schnellen Geschwindigkeiten wie 1/4000 s einen Schlitz erhalten, der das Bild durchquert und Ihnen einen ähnlichen Rolling-Shutter-Effekt für Standbilder verleiht. Da die Zeit zum Durchlaufen des Rahmens durch den Verschluss (1/250 s) jedoch zehnmal schneller ist als die Zeit zum Lesen des Sensors während des Videos (1/25 s), benötigen Sie ein sich wirklich schnell bewegendes Objekt, um dies zu bemerken.

Hier ist ein sehr altes Foto, das den Effekt gut demonstriert:

Der Effekt ist auch in Videos deutlicher, wenn Sie hin und her schwenken, was bei Standbildern nicht der Fall ist.

Uhmmmm, was ist mit 1 Sekunde langen (oder mehr) Belichtungen? Braucht der Sensor mehr Zeit, um jede Zeile zu lesen, oder liest er die Zeilen erneut, wenn er den Boden erreicht?
@Nick Sie haben gerade darauf hingewiesen, warum die Verschlusszeiten bei (Nicht-HSS-) Blitzen begrenzt sind: Der Verschluss kann für Belichtungen von etwa 1/250 s oder länger (je nach Kamera) vollständig geöffnet sein, für kürzere Belichtungen jedoch Der gesamte Sensor wird zu keinem Zeitpunkt belichtet.
@Nick Nur bei Geschwindigkeiten von mehr als 1/250 s scannt der Verschluss den Rahmen. Bei 1/200 s gibt es einen Moment, in dem der gesamte Sensor belichtet wird, wodurch der Blitz mit dieser Geschwindigkeit aktiviert wird
@Andres, beim Aufnehmen von Standbildern wird der Rahmen gescannt, nachdem der Verschluss geschlossen wurde. Bei einer Belichtung von 1 Sekunde ist der Verschluss also 1 Sekunde lang geöffnet, dann schließt er sich und dann wird der gesamte Rahmen in ca. 1/25 s gescannt
@matt Ich weiß, ich habe meinen Fehler bemerkt und den Kommentar gelöscht! Aber das erklärt nicht, warum der Verschluss im Videomodus rollen muss - warum kann die Kamera dann nicht das ganze Bild aufnehmen?
@Nick, keine Sorge, ich lasse meinen Beitrag dort, da es nur noch mehr Verwirrung geben wird, wenn ich ihn lösche! Grundsätzlich kann die Kamera in keinem Modus das gesamte Bild auf einmal aufnehmen. Im Standbildmodus hat die Kamera nach dem Schließen des Verschlusses (relativ gesehen) alle Zeit der Welt, um die Pixel in beliebiger Reihenfolge zu lesen es gibt kein zusätzliches Licht, das das Ergebnis verändert!

Vielleicht finden Sie diesen Link nützlich:

http://www.dvxuser.com/jason/CMOS-CCD/ (von Barry Green /via@SFGPhoto)

Es ist ein CMOS-Kompromiss: Wärme, Strom, langsamere Bildwiederholfrequenz, billiger als CCD. CCDs sind schneller, brauchen aber mehr Energie und kosten mehr...

Nach meinem grundlegenden Verständnis der Chipherstellung werden Bildsensoren und Prozessoren mit ähnlicher Technologie erstellt. Die Prozessorherstellung begünstigt das Schrumpfen: kleiner = billiger. Aber Fotografen wollen GROSSE Sensoren. Kann nicht beides haben, ohne dass es viel mehr kostet. Außerdem kann es zu viel des Guten sein, viele Pixel in einen Sensor zu packen (weniger Licht usw.).

@mogwailun

Aber warum wird im Fotomodus das Licht als Ganzes und im Videomodus zeilenweise ausgelesen? Der Artikel erklärt die Unterschiede zwischen Rolling und Global, aber ich kann den Wechsel zwischen Foto- und Filmmodus nicht verstehen.
@Andres, das Bild wird im Fotomodus noch zeilenweise ausgelesen, man merkt es nur nicht!
Warum haben DSLRs im Filmmodus Rolling Shutter statt Global Shutter?
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