¿Por qué hay un obturador mecánico en una cámara digital?

21

Entiendo que en una cámara el diámetro de apertura del obturador, la apertura, controla la cantidad de luz que entra, y esto afecta la exposición resultante.

Pero no entiendo por qué, en una cámara digital, el obturador debe cerrarse y abrirse al tomar una foto o hacer tomas continuas. ¿Las limitaciones en la velocidad de fotogramas (fotogramas por segundo) o la velocidad de obturación más rápida (por ejemplo, ¹ / ₃₂₀₀) pueden ser propiedad del sensor electrónico?

Pregunto esto porque mi nueva cámara nueva no puede hacer más de una toma por segundo en modo continuo. 1 FPS es ridículo en una cámara 2011, ¿no te parece? (Puede hacer 30 fps para video HD).

William C
fuente
10
Su propiedad de 1 fps es más una limitación de la potencia de procesamiento que ponen en su modelo en particular y menos de una limitación de la persiana no - no son cámaras obturador mecánico que no hacen mucho, mucho mayores de 1 fps.
rfusca
2
suena más como un apuntar y disparar que una DSLR, y hasta donde yo sé, todas las cámaras P&S no tienen un obturador mecánico, y de hecho toman las fotos 'como una propiedad del sensor electrónico' como usted describe. Todo esto es una conjetura sin conocer su modelo de cámara resistente
Dreamager
También parece que es confuso poder ver el anillo de apertura en su punto y disparar con su cámara con obturador
Dreamager
2
No puedo encontrar ninguna información específica sobre el obturador del SX30 en una búsqueda rápida, pero dado que todo el tiempo que está viendo la imagen para alinear la toma en el LCD o en el visor electrónico, está utilizando el sensor para verlo, no Para mí tiene sentido tener un obturador que luego se cerró y se volvió a abrir para tomar la foto. Supongo que el ruido que está escuchando son las cuchillas de apertura cerrándose o el ruido incorporado para el obturador que puede apagar en los menús
Dreamager
44
William, no me sorprendería si hay un pequeño altavoz que hace ese ruido de "clic". Sé que existe en otras cámaras.
Jwent

Respuestas:

15

Probablemente la razón para usar persianas mecánicas es que sus desventajas son más fáciles de vivir; Las tecnologías de la competencia no son (todavía) claramente superiores.

El principal problema es que el obturador electrónico que afecta a todo el sensor a la vez es bastante fácil de implementar en el sensor CCD, mientras que para CMOS (preferido en las nuevas DSLR) requiere circuitos adicionales en cada sensor . Esto se puede hacer, pero el gasto es alto: rango dinámico, resolución y / o costo. Por ejemplo, Sony F55 es un cuerpo de cámara orientado a video con sensor CMOS de 8.9MP de fotograma completo que tiene el circuito de obturador global, y cuesta la friolera de $ 29k en 2015, aproximadamente 4 veces más que los cuerpos de gama alta de Canon / Nikon con mucho mayor resolución pero sin ese circuito de obturación.

Normalmente, los sensores CMOS se reinician y se leen fila por fila, lo que lleva más tiempo que un obturador mecánico moderno para viajar, por lo tanto, el efecto del obturador rodante es peor y la velocidad máxima de sincronización es más lenta.

Muchas cámaras recientes ofrecen la opción de la primera cortina electrónica del obturador, donde la exposición comienza con filas de sensores habilitadas secuencialmente y termina con una cortina mecánica del obturador que sigue a la misma velocidad. Los sensores actuales pueden alcanzar de un extremo a otro un poco más lento que 1/100 segundos, a la par de los obturadores mecánicos de la década de 1970. Aunque son posibles velocidades más altas al exponer solo una rendija a la vez, esta velocidad determina la cantidad de efecto de balanceo y la velocidad máxima de sincronización.

Para un obturador completamente electrónico, la cortina trasera también debe ser electrónica. Esto apagará y borrará la fila, por lo que los datos deben leerse primero. La lectura de datos es incluso más lenta que la activación de las filas, paralizando la velocidad máxima de sincronización e intensificando los efectos del obturador varias veces más.

En el modo de video / vista en vivo, el obturador electrónico se puede "acelerar" saltando la mayoría de las filas, lo que resulta en una resolución más baja. Los datos transferidos se pueden reducir aún más disminuyendo la profundidad de bits, esto se manifiesta en un rango dinámico reducido.

El CCD es común en los compactos, y a menudo usan persianas electrónicas. Se han utilizado CCD de obturador electrónico para velocidades más altas en algunas DSLR Nikon más antiguas, como D1 o D70. En estas cámaras, se informó que a veces aparecían patrones en forma de cuadrícula en áreas tonales simples con velocidades de obturación que usaban obturadores electrónicos.

Sospecho que solo tenía en mente el obturador de plano focal comúnmente utilizado ; El obturador de hoja es otro diseño mecánico para un obturador. Sus principales beneficios son la tranquilidad y la capacidad de sincronizar el flash a cualquier velocidad, ya que el obturador siempre se abre por completo. Pero el obturador de hoja debe ubicarse justo donde está el diafragma de apertura (es decir, en cada lente) o necesita lentes especialmente diseñadas que tengan un punto nodal a cierta distancia entre la lente y el plano de la imagen. La primera opción es cara, se usa en muchos sistemas de formato medio; el otro es restrictivo para el diseño de lentes, pero se ha utilizado en algunos modelos SLR antiguos (por ejemplo, Topcon Auto 100).

En la Canon SX30IS, el obturador (que puede ir a 1 / 3200s) probablemente no sea el factor limitante para la velocidad de ráfaga. Es más probable que la velocidad sea inhibida por el ancho de banda de datos, incluso cuando dispara a baja resolución, la cámara aún lee todos los 14MP del sensor para brindar la máxima calidad de imagen. En video, la calidad de imagen es menos importante que la velocidad de cuadros, por lo que la cámara lee solo las filas y columnas seleccionadas del sensor.

Según las especificaciones, apagar la pantalla LCD debería ayudarlo a alcanzar 1.3 fps. O si desea cambiar la calidad de la imagen por la velocidad de ráfaga, simplemente grabe video y extraiga cuadros más tarde.

Imre
fuente
Además, la velocidad de la memoria puede afectar la velocidad de fotogramas. Una tarjeta más lenta tardará más en escribir los datos.
Chris
2
@chris en general sí, pero con una tasa de ráfaga tan baja por especificación , dudo que uno pueda encontrar una tarjeta de memoria que sea aún más lenta: la misma tecnología de memoria puede almacenar fácilmente imágenes varias veces más rápido en otras cámaras
Imre
Bueno, su premisa de que "el obturador electrónico que afecta a todo el sensor a la vez solo puede implementarse en el sensor CCD" es incorrecto. Hay persianas de cristal líquido, y sé que se usan en algunos sistemas de un millón de dólares desde hace al menos 10 años (no se pueden revelar los detalles). La pregunta es por qué esta tecnología aún no se implementó en cámaras de gama alta. Y si lo fuera, ¿cuál es la necesidad del obturador mecánico?
ybungalobill
@ybungalobill Gracias por señalar, editado para aclarar esto. Parece que la tecnología se implementa en cámaras de alta gama, pero la mayoría de las personas simplemente no considerarían los sistemas de un millón de dólares (o incluso los sistemas de $ 30k) como una opción viable para la fotografía :)
Imre
7

El video no usa el obturador mecánico. El obturador permanece abierto. Se usa algo llamado obturador para escanear el sensor. Esto lleva tiempo, y no es instantáneo como una exposición de 1/4000 con el obturador mecánico donde todos los sitios en el sensor registran en el mismo instante. A 30 fps, cada cuadro es efectivamente 1/30 de segundo, por lo que este tipo de captura realmente no es lo mismo que cuando hace clic en un solo cuadro usando el obturador mecánico. También obtiene una resolución reducida, ya que la cámara solo puede procesar tantos píxeles y escribirlos en los medios.

Entonces, si eliminara su obturador mecánico, terminaría con una resolución más baja y más desenfoque, sin mencionar la deformación y otros efectos explicados en la referencia sobre el obturador rodante.

MikeW
fuente
Y también terminarías con un obturador mucho más lento. Es probable que tenga 1/30, 1/60 como mejor velocidad de obturación más rápida, excepto en las cámaras de la más alta calidad.
Jwent
La Canon XL-1 que utilicé hace años me permitió seleccionar una velocidad de obturación que, por supuesto, era más rápida o igual a la velocidad de fotogramas, pero no obligaba a ser la misma. También CHDK permite que las cámaras Canon P&S bajen a 1/60000 de segundo sin un obturador mecánico.
Joey
2
Esta respuesta describe los sensores CMOS; con CCD, el obturador rápido electrónico es factible y bastante común en cámaras compactas.
Imre
2

Lo que dijo rfusca. Una D3 y 1D4 dispara a 9-10 fps con un obturador mecánico de fotograma completo. El obturador de fotograma completo puede alternar fácilmente en 1/125 segundos, por lo que ese no es el problema para la velocidad de fotogramas.

Procesar un volcado de más de 10 mp desde un sensor en un jpeg y luego anotarlo en una tarjeta no es una tarea de baja categoría.

Grabar videos es una historia completamente diferente a la fotografía de alta velocidad porque los datos se transmiten y el hardware y el códec se adaptan a la tarea en cuestión.

1080p es de aproximadamente 2 megapíxeles, y el esquema de compresión (además de estar altamente optimizado, baja tasa en una cámara de consumo) incluso se puede hacer en parte en hardware.

Lo que usted describe es más como una cámara ROJA, que se inclina más hacia la cámara de alta velocidad con su sensor cmos de más de 10 megapíxeles que captura "sin procesar" comprimido, que sigue siendo en esencia un esquema tipo JPEG con relación X> 1: 1 con pérdida.

Lo que esto dice es que hay dos problemas, uno es el ancho de banda del dispositivo / dispositivo al almacenamiento, y el segundo es la factibilidad de procesamiento posterior, que Red resolvió al procesar el raw en el hardware antes de almacenarlo en un medio para editarlo más tarde.

Un rojo es gigantesco y tiene un sistema de enfriamiento activo con disipador térmico y ventiladores. Este no es el típico chip incorporado de milivatios en algo que una persona puede llevar con las dos manos.

Bote de salsa
fuente