Pourquoi les reflex numériques en mode vidéo ont-ils un volet roulant au lieu d'un volet global?

Corrige moi si je me trompe:

Lorsque je prends une photo, le capteur recueille les informations sur la lumière "dans leur ensemble" pendant le temps d'exposition, puis les enregistre sur la carte. Lorsque je réalise un film, le capteur numérise ligne par ligne, puis enregistre l'image sur la carte.

Donc, si cela est correct, pourquoi l'appareil photo passe-t-il de l'obturateur global (comme en mode photo) à l'obturateur roulant (mode film) lors du tournage?

Bien sûr, il doit y avoir une raison technique, mais pourquoi s'embêter à utiliser un volet roulant au lieu d'un volet global, ce qui est beaucoup plus pratique?

dslr rolling-shutter

— Andres
source

Vous vous trompez. Lorsque vous prenez une photo, un capteur CMOS numérise ligne par ligne exactement de la même manière que lors de la prise de vue vidéo.

— Jay Lance Photography

Les explications ne sont pas claires ... la vieille photo explique pourquoi le film enregistre une action plus tard en raison du mouvement physique de l'obturateur, mais pas pourquoi les obturateurs électroniques devraient, car le problème est la séquence de l'acquisition de la ligne. Sans connaître la capacité du processeur dans les modèles de caméras actuels par rapport à la quantité de données, je suppose que la raison pour laquelle le capteur enregistre une ligne à la fois est une technologie dictée par la capacité du processeur? Autrement dit, lorsque les processeurs deviennent assez rapides, l'effet d'obturateur roulant disparaît, car l'appareil photo peut enregistrer toutes les lignes simultanément dans chaque "trame" ??

@Terra: Voir la réponse de Jerry Coffin. Le problème n'est pas la puissance du processeur, c'est le câblage .

— Veuillez lire le profil le

Oui, le problème est en effet un problème de câblage / de disposition physique. Je pense que c'est un domaine qui est en train d'être amélioré pour les capteurs CMOS, cependant. À peu près à la même époque l'année dernière, Canon a démontré un capteur APS-H de 120 mégapixels qui avait un taux de lecture nettement plus élevé que les plus grands capteurs modernes qui existent aujourd'hui dans les appareils photo. Ils n'ont pas divulgué les détails techniques de leur prototype, mais l'hypothèse est qu'ils ont restructuré le câblage pour fournir une lecture de capteur plus parallèle qu'il n'était possible auparavant.

— jrista

Réponses:

Dans les deux cas, la lecture réelle du capteur se fait ligne par ligne. C'est fait de cette façon (en grande partie) parce que sinon, cela coûterait excessivement cher - pour lire tous les pixels en parallèle, vous auriez besoin d'une connexion distincte du capteur à la mémoire pour chaque pixel. 12 millions de connexions (par exemple) du capteur à la mémoire coûteraient horriblement cher - et ne fourniraient presque jamais aucun avantage réel.

Quant à savoir pourquoi il semble y avoir une différence entre le mode vidéo et le mode fixe, c'est assez simple: en mode fixe, vous utilisez un obturateur physique, et la lecture du capteur dans la mémoire se produit lorsque l'obturateur est fermé. Comme l'a souligné @Matt Grum, vous obtenez toujours le même effet au-dessus de la vitesse de synchronisation X, en raison de limitations physiques sur l'obturateur.

La raison pour laquelle vous n'utilisez pas l'obturateur physique en mode vidéo tient davantage à ces mêmes limitations physiques. Bien que l'obturateur puisse avoir un temps d'exposition très court, il y a un temps de récupération entre les activations, il devient donc difficile d'atteindre plus d'environ 10 images par seconde environ. Atteindre les 24 images par seconde ou plus nécessaires pour la vidéo ajouterait encore une fois beaucoup de dépenses avec peu d'avantages. Par conséquent, en mode vidéo, l'obturateur physique reste ouvert et l'appareil photo utilise un obturateur électronique à la place - et une fois cela fait, les artefacts de la lecture ligne par ligne du capteur vers la mémoire peuvent devenir visibles.

— Jerry Coffin
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Donc, il est correct de dire qu'en mode photo, le CMOS agit PARTIELLEMENT comme un obturateur global (comme toute la lumière expose le capteur dans son ensemble, puis, quand il n'y a plus de lumière qui le frappe, chaque ligne est lue) ? Mais pourquoi, si l'appareil photo utilise un obturateur électronique (qui, je suppose, commande le capteur lorsqu'il doit être sensible à la lumière), il y a toujours des artefacts asymétriques? Je veux dire, si le capteur reçoit la lumière dans son ensemble, alors l'obturateur électronique frappe, puis les lignes sont lues, pourquoi il y a des artefacts d'obturateur roulant?

— Andres le

Parce qu'il n'y a pas de commande pour "désactiver" la sensibilité à la lumière. Il n'y a qu'à lire les données d'une cellule, ce qui vide la charge dans cette cellule.

— Jerry Coffin

Cela pourrait aider un peu (ou confondre) si vous pensez que lumière = pluie et pixel = seau. Et dans un capteur CMOS, la seule façon de vérifier la quantité d'eau que vous avez dans chaque seau est de vider le seau. Vous ne pouvez vider les seaux qu'un par un, et il pleut tout le temps. Le "mode film" signifie simplement que vous courez sous la pluie, en vidant les seaux. Le "mode photo" est différent: installez d'abord un couvercle sur le dessus de votre champ de seaux; puis vous faites le tour et videz chaque seau; puis vous retirez le couvercle pendant un certain temps et le remettez ("exposition"); puis vous videz chaque seau et les mesurez.

— Jukka Suomela

@Jukka Suomela: Belle analogie, sauf pour un point mineur: il peut en fait vider une "rangée de seaux" en une seule fois, pas un seul.

— Jerry Coffin

Cela semble fatiguant, courir sous la pluie en vidant les seaux.

— Nick Bedford

Lorsque vous prenez une photo, vous avez un obturateur physique qui contrôle la lumière frappant le capteur. L'image est toujours lue ligne par ligne lors de la prise d'images fixes, mais en raison de la fermeture de l'obturateur physique, aucune lumière supplémentaire n'est enregistrée pendant la lecture.

La lecture ligne par ligne est une conséquence de la conception CMOS trouvée dans les caméras à grand capteur, et est donc inévitable (jusqu'à ce qu'ils trouvent un moyen de fabriquer des CCD moins chers / plus gros).

Il convient de noter qu'à des vitesses d'obturation plus rapides que la vitesse de synchronisation x des caméras (généralement 1 / 250s), l'obturateur commence à se fermer en bas avant d'être complètement ouvert en haut. Le résultat est que pour des vitesses très rapides comme 1 / 4000s, vous obtenez une fente qui a traversé le cadre et vous donne un effet d'obturateur roulant similaire pour les images fixes. Cependant, comme le temps pour traverser le cadre par l'obturateur (1 / 250s) est dix fois plus rapide que le temps pour lire le capteur pendant la vidéo (1 / 25s), vous avez besoin d'un objet en mouvement très rapide pour le remarquer.

Voici une très vieille photo qui montre bien l'effet:

L'effet est également plus visible dans les vidéos si vous effectuez un panoramique d'avant en arrière, ce qui ne se produit pas avec les images fixes.

— Matt Grum
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Uhmmmm, qu'en est-il des expositions d'une seconde (ou plus)? Le capteur prend-il plus de temps pour lire chaque ligne ou relit-il les lignes lorsqu'il touche le fond?

— Andres le

@Nick Vous venez de souligner pourquoi la vitesse d'obturation est limitée avec le flash (non HSS): l'obturateur peut être entièrement ouvert pour des expositions d'environ 1/250 s ou plus (selon l'appareil photo), mais pour des expositions plus courtes le capteur entier n'est jamais exposé à un moment donné.

— 2011

@ Nick, ce n'est qu'à des vitesses supérieures à 1 / 250s que l'obturateur scanne le cadre, à 1 / 200s, il y a un moment où tout le capteur est exposé, permettant ainsi le flash à cette vitesse

— Matt Grum

@Andres, lors de la prise de vue d'images fixes, le cadre est numérisé après la fermeture de l'obturateur, donc avec une exposition d'une seconde, l'obturateur est ouvert pendant 1 seconde, puis il se ferme, puis l'ensemble du cadre est numérisé en environ 1 / 25s

— Matt Grum

@matt Je sais, j'ai réalisé mon erreur et supprimé le commentaire! Mais cela n'explique pas pourquoi l'obturateur doit rouler en mode vidéo - pourquoi la caméra ne peut-elle pas alors capturer la totalité de l'image?

— NickM

Vous pouvez trouver ce lien utile:

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

C'est un compromis CMOS: chaleur, puissance, taux de rafraîchissement plus lent, moins cher que CCD. Les CCD sont plus rapides, mais nécessitent plus d'énergie et coûtent plus cher ...

D'après ma compréhension de base de la fabrication de puces, les capteurs et processeurs d'images sont créés à l'aide d'une technologie similaire. La fabrication du processeur favorise le rétrécissement: plus petit = moins cher. Mais les photographes veulent de GRANDS capteurs. On ne peut pas jouer sur les deux tableaux sans que cela coûte beaucoup plus cher. De plus, le fait d'emballer beaucoup de pixels dans un capteur peut être une trop bonne chose (moins de lumière, etc.)

@mogwailun

Mais pourquoi en mode photo la lumière est lue dans son ensemble et en mode vidéo ligne par ligne? L'article explique les différences entre le roulement et le global, mais je ne comprends pas le basculement entre le mode photo et le mode film.

— Andres

@Andres, l'image est toujours lue ligne par ligne en mode photo, vous ne la remarquez pas!

— Matt Grum