Mengapa daun jendela elektronik terbuka baris demi baris?

Pertanyaan ini menghubungkan dengan pertanyaan saya sebelumnya, Mengapa kamera menggunakan celah di antara dua tirai daripada mengekspos seluruh sensor secara instan? Pertanyaan ini adalah tentang mengapa celah itu datang dengan rana elektronik.

Mengapa jendela elektronik mengekspos baris demi baris meskipun ada celah tidak diperlukan?
Mengapa sensor tidak dapat diekspos sejenak, secara global (secara elektronik)? Oh, dan itu tidak terbuka , kan? Ini lebih seperti 'mengunduh gambar ke prosesor, bukan?

Jadi, mengapa data gambar sensor tidak dapat diunduh ke prosesor, secara global? Mengapa itu diunduh baris demi baris?

Jadi, mengapa data gambar sensor tidak dapat diunduh ke prosesor, secara global? Mengapa itu diunduh baris demi baris?

Ini masalah keterbatasan fisik dan kesederhanaan. Keterbatasan fisik adalah bahwa hanya ada ruang untuk sejumlah koneksi eksternal - Anda tidak mungkin menghubungkan setiap piksel ke prosesor dan mengambil semua data sekaligus karena tidak ada cukup ruang untuk 20 juta (atau bahkan lebih) sedikit kabel yang harus pergi dari sensor ke prosesor. Bahkan tidak ada ruang yang cukup (pada sensor atau prosesor) untuk koneksi eksternal yang cukup untuk membaca semua piksel dalam satu baris pada waktu yang bersamaan. Jadi, Anda harus dapat menyimpan gambar pada sensor sehingga Anda dapat membacanya kembali sedikit demi sedikit.

Yang bisa Anda lakukan adalah menyambungkan setiap piksel ke sel memori kecilnya sendiri, sehingga ketika Anda memicu "rana", setiap piksel akan menyimpan nilainya di lokasi memori masing-masing pada waktu yang sama persis. Itu disebut shutter global, dan beberapa sensor gambar bekerja persis seperti itu. Tetapi itu menambah kompleksitas, yang berarti bahwa lebih banyak chip dari setiap batch akan rusak, yang berarti hasil yang lebih rendah dari setiap wafer silikon, yang berarti sensor yang lebih mahal. Juga, semua sirkuit tambahan itu membutuhkan ruang yang lebih baik untuk piksel yang lebih besar atau lebih besar. Jadi yang mereka lakukan adalah membangun sel-sel memori yang cukup untuk gambar satu baris sekaligus. Baris itu dikirim ke prosesor dan kemudian baris berikutnya dibaca, dan seterusnya. Ini adalah rana bergulir.

Karena pada dasarnya sensor tidak pernah berhenti merasakan. Tidak ada mekanisme yang dibangun ke dalam sensor untuk tidak mengalirkan muatan dari kapasitor kecil ketika cahaya mengenai itu. Dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk membaca semua data dari sensor, sehingga akan ada variasi waktu pemaparan yang signifikan antara bagian-bagian gambar jika firmware mengatur ulang sensor, menunggu waktu pemaparan, kemudian membacakan data.

Sensor digital dapat membaca frame video berturut-turut tanpa perlu penutup mekanis. Namun, kecepatan bingkai ditetapkan dan diketahui, waktu pencahayaan per frame cukup panjang (relatif terhadap nilai fotografi biasa), pencahayaan "bergulir" di mana bagian bingkai yang berbeda diekspos pada waktu yang berbeda dapat diterima, dan resolusi rendah.

Beberapa sensor pada dasarnya memiliki "daun jendela elektronik". Ini dapat mengintegrasikan cahaya untuk waktu yang ditentukan, kemudian membekukan nilai setidaknya cukup lama untuk seluruh array untuk dibaca. Namun, ini membutuhkan area silikon, yang biasanya lebih diinginkan untuk dihabiskan untuk pengumpulan cahaya yang lebih baik dalam kamera digital.

Untuk mendapatkan waktu rana yang akurat dan cepat serta resolusi tinggi yang diharapkan dari kamera digital saat ini, dibutuhkan rana mekanis dengan teknologi saat ini dengan harga yang akan diterima pasar.

Alasannya ekonomis. Tersedia sensor CMOS dengan rana global, tetapi kompleksitas yang ditambahkan membuatnya sangat mahal, dan biaya tambahan ini akan dibenarkan untuk fotografer yang sangat, sangat sedikit.

Mari kita ambil model kamera video Sony PMW-F5 vs PMW-F55 . Global shutter adalah perbedaan utama di antara mereka. Perbedaan harga cukup curam, $ 16k vs $ 29k - dan itu hanya untuk sensor yang mengeluarkan 9 megapiksel. Selain itu, sensitivitas cahaya pada F55 hampir berhenti.

Rana global hadir dengan sensor CCD frame-transfer. Titik lemah CCD adalah kinerja ISO tinggi, sehingga mereka hanya digunakan pada beberapa kamera tingkat harga yang lebih tinggi, seperti beberapa model Leica dan format medium.