¿Por qué las persianas electrónicas exponen fila por fila?

Esta pregunta se conecta con mi pregunta anterior, ¿Por qué las cámaras usan una ranura entre dos cortinas en lugar de exponer todo el sensor al instante? Esta pregunta es acerca de por qué la hendidura viene con el obturador electrónico.

¿Por qué los obturadores electrónicos exponen fila por fila aunque no se necesita una ranura?
¿Por qué no se puede exponer el sensor por un momento, globalmente (electrónicamente)? Ah, y es no exponer, ¿verdad? Es más como 'descargar la imagen al procesador, ¿no?

Entonces, ¿por qué los datos de imagen del sensor no se pueden descargar al procesador de forma global? ¿Por qué se descarga fila por fila?

Entonces, ¿por qué los datos de imagen del sensor no se pueden descargar al procesador de forma global? ¿Por qué se descarga fila por fila?

Es una cuestión de limitaciones físicas y simplicidad. La limitación física es que solo hay espacio para un cierto número de conexiones externas: no es posible conectar cada píxel al procesador y obtener todos esos datos a la vez porque no hay suficiente espacio para los 20 millones (o incluso más) poco cables que tendrían que pasar del sensor al procesador. Ni siquiera hay suficiente espacio (ya sea en el sensor o en el procesador) para suficientes conexiones externas para leer todos los píxeles en una sola fila exactamente al mismo tiempo. Por lo tanto, debe poder almacenar la imagen en el sensor de alguna manera para poder leerla de a poco.

Lo que podría hacer es que cada píxel se conecte a su pequeña celda de memoria, de modo que cuando active el "obturador" cada píxel almacene su valor en su respectiva ubicación de memoria exactamente al mismo tiempo. Eso se llama un obturador global, y algunos sensores de imagen funcionan exactamente de esa manera. Pero eso agrega complejidad, lo que significa que más chips de cada lote serán defectuosos, lo que significa un menor rendimiento de cada oblea de silicio, lo que significa sensores más caros. Además, todos esos circuitos adicionales ocupan un espacio que podría dedicarse mejor a píxeles más o más grandes. Entonces, lo que hacen es construir suficientes celdas de memoria para crear una sola fila de una vez. Esa fila se envía al procesador y luego se lee la siguiente fila, y así sucesivamente. Esta es la persiana.

Porque el sensor esencialmente nunca deja de detectar. No hay ningún mecanismo integrado en el sensor para no purgar la carga de los pequeños condensadores cuando la luz lo golpea. También se tarda lo suficiente en leer todos los datos del sensor, de modo que habría una variación significativa en el tiempo de exposición entre las partes de la imagen si el firmware reinicia el sensor, espera el tiempo de exposición y luego lee los datos.

Los sensores digitales pueden leer cuadros de video sucesivos sin necesidad de obturadores mecánicos. Sin embargo, la velocidad de fotogramas es fija y conocida, el tiempo de exposición por fotograma es bastante largo (en relación con los valores típicos de fotografía fija), es aceptable la exposición "rodante" donde diferentes partes del fotograma están expuestas en diferentes momentos y la resolución es baja.

Algunos sensores tienen esencialmente "persianas electrónicas". Estos pueden integrar la luz durante un tiempo específico, luego congelar el valor al menos el tiempo suficiente para que se lea toda la matriz. Sin embargo, esto requiere un área de silicio, que generalmente es más deseable para gastar en una mejor recolección de luz en cámaras digitales.

Para obtener los tiempos de obturación precisos y rápidos y la alta resolución esperada de las cámaras digitales de hoy en día, se requiere un obturador mecánico con tecnología actual a precios que el mercado acepte.

El motivo es económico. Los sensores CMOS con obturador global están disponibles, pero la complejidad adicional los hace muy caros, y este costo adicional se justificaría para muy, muy pocos fotógrafos.

Tomemos los modelos de cámara de video Sony PMW-F5 vs. PMW-F55 . El obturador global es la principal diferencia entre ellos. La diferencia de precio es bastante pronunciada, $ 16k frente a $ 29k, y eso es solo para un sensor de 9 megapíxeles. Además, la sensibilidad a la luz del F55 sufre casi por una parada.

El obturador global viene con los sensores CCD de transferencia de fotogramas. El punto débil de CCD es el alto rendimiento ISO, por lo que solo se usan en algunas cámaras de mayor precio, como algunos modelos Leica y formato medio.