Warum belichten elektronische Rollläden Reihe für Reihe?

Diese Frage steht im Zusammenhang mit meiner vorherigen Frage: Warum verwenden Kameras einen Schlitz zwischen zwei Vorhängen, anstatt den gesamten Sensor sofort freizulegen? Bei dieser Frage geht es darum, warum das Spaltding mit dem elektronischen Verschluss geliefert wird.

Warum sollten elektronische Rollläden Reihe für Reihe belichten, obwohl dort kein Schlitz erforderlich ist?
Warum kann der Sensor nicht für einen Moment global (elektronisch) belichtet werden? Oh, und es macht nicht bloß, oder? Es ist eher so, als würde man das Bild auf den Prozessor herunterladen, nicht wahr?

Warum können die Bilddaten des Sensors nicht global auf den Prozessor heruntergeladen werden? Warum wird es Zeile für Zeile heruntergeladen?

Warum können die Bilddaten des Sensors nicht global auf den Prozessor heruntergeladen werden? Warum wird es Zeile für Zeile heruntergeladen?

Es geht um körperliche Einschränkungen und Einfachheit. Die physikalische Einschränkung besteht darin, dass nur für eine bestimmte Anzahl von externen Verbindungen Platz vorhanden ist. Sie können möglicherweise nicht jeden Pixel mit dem Prozessor verbinden und alle Daten gleichzeitig abrufen, da nicht genügend Platz für die 20 Millionen (oder noch mehr) Kleinen vorhanden ist Kabel, die vom Sensor zum Prozessor geführt werden müssten. Es ist nicht einmal genug Platz (weder auf dem Sensor noch auf dem Prozessor) für genügend externe Verbindungen, um alle Pixel in einer einzelnen Reihe genau zur gleichen Zeit zu lesen. Sie müssen also in der Lage sein, das Bild irgendwie auf dem Sensor zu speichern, damit Sie es jeweils ein wenig zurücklesen können.

Sie könnten jedes Pixel mit einer eigenen kleinen Speicherzelle verbinden, sodass jedes Pixel beim Auslösen des "Shutters" seinen Wert genau zur gleichen Zeit an seinem jeweiligen Speicherort speichert. Das nennt man einen Global Shutter, und einige Bildsensoren arbeiten genau so. Dies erhöht jedoch die Komplexität, was bedeutet, dass mehr Chips von jeder Charge fehlerhaft sind, was eine geringere Ausbeute von jedem Siliziumwafer bedeutet, was teurere Sensoren bedeutet. Außerdem nimmt all diese zusätzlichen Schaltungen Platz ein, der besser für mehr oder größere Pixel verwendet werden könnte. Stattdessen bauen sie also genügend Speicherzellen ein, um eine einzelne Zeile auf einmal abzubilden. Diese Zeile wird an den Prozessor gesendet und dann wird die nächste Zeile gelesen und so weiter. Dies ist der Rollladen.

Weil der Sensor im Wesentlichen nie aufhört zu erfassen. Im Sensor ist kein Mechanismus eingebaut, der die kleinen Kondensatoren nicht entlädt, wenn Licht darauf fällt. Es dauert auch lange genug, um alle Daten vom Sensor auszulesen, sodass es zu erheblichen Abweichungen bei der Belichtungszeit zwischen Teilen des Bildes kommt, wenn die Firmware den Sensor zurücksetzt, auf die Belichtungszeit wartet und dann die Daten ausliest.

Digitale Sensoren können aufeinanderfolgende Videobilder lesen, ohne dass mechanische Verschlüsse erforderlich sind. Die Bildrate ist jedoch fest und bekannt, die Belichtungszeit pro Bild ist ziemlich lang (im Vergleich zu typischen Standbildwerten), eine "rollende" Belichtung, bei der verschiedene Teile des Bilds zu verschiedenen Zeiten belichtet werden, ist akzeptabel und die Auflösung ist niedrig.

Einige Sensoren haben im Wesentlichen "elektronische Verschlüsse". Diese können das Licht für eine bestimmte Zeit integrieren und dann den Wert mindestens so lange einfrieren, bis das gesamte Array ausgelesen werden kann. Dies erfordert jedoch Siliziumfläche, was normalerweise wünschenswerter ist, um eine bessere Lichtsammlung in digitalen Fotokameras zu erzielen.

Um die genauen und schnellen Verschlusszeiten und die von heutigen Digitalkameras erwartete hohe Auflösung zu erzielen, ist ein mechanischer Verschluss mit der neuesten Technologie zu marktüblichen Preisen erforderlich.

Der Grund ist wirtschaftlich. CMOS-Sensoren mit Global Shutter sind verfügbar, aber die zusätzliche Komplexität macht sie sehr teuer, und diese zusätzlichen Kosten wären für sehr wenige Fotografen gerechtfertigt.

Nehmen wir die Sony-Videokameramodelle PMW-F5 und PMW-F55 . Global Shutter ist der Hauptunterschied zwischen ihnen. Der Preisunterschied ist ziemlich hoch: 16.000 USD gegenüber 29.000 USD - und das nur für einen Sensor mit 9 Megapixeln. Darüber hinaus leidet die Lichtempfindlichkeit der F55 fast unter einer Unterbrechung.

Global Shutter ist bei Frame-Transfer-CCD-Sensoren selbstverständlich. Die Schwachstelle von CCD ist die hohe ISO-Leistung. Daher werden sie nur in einigen Kameras der höheren Preisklasse verwendet, z. B. in einigen Leica-Modellen und im Mittelformat.