Pourquoi n'y a-t-il pas de volet roulant lors de l'utilisation d'un volet mécanique?

Je sais donc que ce n'est peut-être pas le meilleur endroit pour poser cette question, mais certains d'entre vous connaissent peut-être la mécanique des appareils photo numériques sans miroir et la technologie des capteurs CMOS.

Je ne comprends pas très bien pourquoi les capteurs d'images électroniques, qui créent des artefacts d'obturateur roulant, ne produisent pas d'images avec ce problème, lorsqu'ils sont combinés avec un obturateur mécanique. La chose que je ne reçois pas est la suivante:

L'obturateur roulant se produit en raison de la lecture du capteur d'un côté à l'autre (généralement de haut en bas), de sorte que l'image réelle est cousue ensemble à partir de lignes de balayage de différents moments consécutifs. À ma connaissance, la lecture de la ligne de balayage imite la fenêtre d'obturation mécanique se déplaçant au-dessus du capteur (?). Désormais, lorsqu'un obturateur mécanique est utilisé devant le capteur, l'obturateur prend en charge cette tâche, tandis que le capteur est lu globalement en une seule fois (?). Par conséquent, les artefacts d'obturateur roulant n'apparaissent pas dans l'image finale. MAIS si le capteur peut être lu globalement à un moment donné, pourquoi cela ne se produit-il pas simplement lorsque vous utilisez un obturateur électronique? Pourquoi le capteur ne peut-il pas être mis sous et hors tension uniquement, par exemple 1/2000 de seconde complètement, en évitant le volet roulant? Pourquoi la "méthode de la ligne de numérisation" est-elle nécessaire pour prendre une image,

Lorsque j'ai un appareil photo qui peut prendre des images fixes à 10 images par seconde avec un obturateur mécanique, pourquoi cela ne signifie-t-il pas que le capteur peut prendre des images à 10 images par seconde sans produire d'obturateur roulant?

J'ai trouvé ce post qui explique la raison générale du volet roulant, mais pas la question spécifique que j'ai.

Je ne sais même pas si mes hypothèses sont correctes, mais je serais ravi que quelqu'un puisse faire la lumière sur ce point.

Lorsque j'ai un appareil photo qui peut prendre des images fixes à 10 images par seconde avec un obturateur mécanique, pourquoi cela ne signifie-t-il pas que le capteur peut prendre des images à 10 images par seconde sans produire d'obturateur roulant?

Afin de comprendre pourquoi, nous devons jeter un oeil à un pixel 3T (ransistor) typique:

Ce pixel 3T peut être utilisé avec des volets roulants, mais pas avec des volets globaux (électroniques). Le signal RST réinitialisera la tension aux bornes de la photodiode à une tension positive. Lorsque la lumière est détectée, cette tension diminue proportionnellement aux charges photogénérées détectées. La partie ennuyeuse pour l'obturation globale est que nous ne pouvons pas éteindre la photodiode . Nous ne pouvons pas lire tous les pixels simultanément pour des raisons pratiques (trop de fils, circuits de lecture, alimentation, etc.), donc pendant la lecture, la lumière continuera à être collectée dans d'autres pixels, ce qui entraînera une modification de leur sortie. L'ajout d'un obturateur mécanique permettra d'empêcher la lumière d'atteindre la photodiode, en contournant le problème.

Afin d'implémenter l'obturation globale dans CMOS, vous avez au moins besoin d'un pixel 4T:

$M_{sf}$

Le principal inconvénient du coffrage global par rapport au volet roulant est que la fenêtre de temps de capture devient plus courte. Ceci est expliqué dans le message que vous avez mentionné. Cela est également démontré dans le schéma suivant (que j'ai rapidement dessiné en peinture).

$<1e^-$

Il y a deux parties à cela: Premièrement, le volet roulant peut toujours se produire avec (certains, voir note) des volets mécaniques. Cependant, ce n'est qu'à des temps d'exposition courts. L'obturateur est construit à partir de deux rideaux. Avant l'exposition, le rideau 1 est devant le capteur. Lorsque l'exposition commence, le rideau 1 se déplace vers le bas (ou vers le haut ou autre) et commence à exposer le capteur. À la fin de l'exposition, le rideau 2 se déplace et recouvre le capteur.

Supposons que les rideaux prennent 2 millisecondes pour effectuer tout le mouvement. Si vous avez un temps d'exposition de disons 100 millisecondes, cela signifie que pendant 98 millisecondes, le capteur entier est exposé en même temps. En conséquence, il n'y a pas de volet roulant.

À un moment donné, cependant, les obturateurs ne peuvent pas se déplacer assez rapidement et à aucun moment le capteur entier n'est exposé (c'est le point où votre appareil photo ne pourra pas utiliser une simple synchronisation du flash). Par exemple, disons que nous avons un temps d'exposition de 1/1000. Cela signifie que notre capteur ne peut être exposé que pendant 1 milliseconde. Cependant, si le deuxième rideau attend que le premier rideau ait entièrement exposé le capteur, des parties du capteur auront déjà été exposées pendant 2 millisecondes! Au lieu de cela, le deuxième rideau commence à se déplacer avant la fin du premier rideau et l'exposition se produit comme une "ligne" de capteur exposé. Voir cette vidéo des Slow Mo Guys sur youtube, où vous pouvez clairement voir ce qui se passe:

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

Alors, pourquoi ne voyons-nous pas le même effet d'obturateur roulant avec ces caméras? Nous faisons! Nous ne le remarquons tout simplement pas. Voici Les obturateurs d'un reflex numérique se déplacent si rapidement que même à un temps d'exposition de 5 millisecondes, ils exposent souvent le capteur entier à un moment donné (ce qui se traduit par une image floue si le mouvement est élevé, et cela masque tout "volet roulant" "effet. À des vitesses d'obturation plus élevées, la quantité de mouvement nécessaire pour vous donner l'effet d'obturateur roulant (par exemple à 1/1000 d'une seconde exposition) est très élevée, beaucoup plus élevée que vos expositions typiques en vidéo. Mais si nous atteignons ces vitesses, l'obturateur roulant est une chose avec les obturateurs mécaniques, il suffit de regarder cette image de wikipedia :

Je ne sais pas comment la lecture du capteur d'un capteur DSLR moderne se produit, mais je pense qu'ils font toujours une forme de ligne de balayage. Ceci n'est tout simplement pas lié à l'illumination du capteur, qui se fait par un obturateur mécanique.

Remarque: on pourrait peut-être dire que les volets battants utilisés dans les appareils photo (très) coûteux sont exempts d'obturateur roulant.