Migawka elektroniczna na matrycy CMOS /efekt rolling shutter/

[cybulski]

Wtedy uratować nas może tylko optyka obliczeniowa.

Obliczajo Obliczajo a z tak prostymi tematami jak rolling shutter nie umiejo poradzić. Co to za technika w ogóle. Jakaś zapóźniona chyba.

[Leon007]

Mam taki stary aparat, pokazałem go w wątku o starych aparatach, i on ma migawkę centralną - helikopter ma proste łopaty.
Czy Hasselblad ma ciągle taką? To by było rozwiązanie. Ale chyba nieco droższe niż najnowszy supernikon. No i one nie mają optyki obliczeniowej.

[cybulski]

Mam taki stary aparat, pokazałem go w wątku o starych aparatach, i on ma migawkę centralną - helikopter ma proste łopaty.
Czy Hasselblad ma ciągle taką? To by było rozwiązanie.

Chyba mają ciągle tak.
Seria Fuji x100 też ma centralną. Dodatkowo wbudowany filtr ND, który można włączyć a od którejś wersji nawet dwustopniowy.

[zdebik]

co przeszkadza matrycy przy migawce elektronicznej zapisywać z tą samą prędkością, co przy migawce mechanicznej. Skoro jest zdolna do zapisywania szybciej, to dlaczego robi to wolniej?

Przy migawce mechanicznej matryca naświetlana jest bardzo szybko jeśli chodzi o całość. Zczytywana może byc później nawet godzine ponieważ już nic nie rejestruje. Dlatego nie mamy widocznego efektu rolling shutter.

Cyfrowa zapisuje pixel po pixelu. Czas naświetlania pixela wynosi np 1/4000 i tyle pixele są naświetlane niestety zczytanie całości wynosi np 50 msek gdzie dla mechanicznej może to byc 10msek. Dlatego powstaje efekt rolling shutter.

Oczywiście czasy podaje przykładowe nie chce mi się teraz szukać dokładnych danych.
Dodam jeszczcze, że aby przyśpieszyć odczyt pewne aparaty zmniejszaja bitrate z 14 do 12bit na pixel (R5), bądz zmniejszają powierzchnie sensora do apsc i tylko to odczytują.

[pawel.guraj]

Dodam, że w przypadku lampy błyskowej (działa to tylko dla czasów dłuższych niż czas synchronizacji, z wyjątkiem techniki HSS, ale to detal) naświetlana jest cała matryca, bo do czasu synchronizacji migawki mechanicznej szczelina jest równa szerokości całej matrycy. Błysk naświetla całą matrycę a potem odczytujemy sobie ją powoli i nie ma problemu z jej prześwietleniem, bo jest ciemno. Ciemność robi za migawkę, która normalnie przykrywa matrycę aby nie dopuścić do jej prześwietlenia.

Istotą problemu migawki elektronicznej jest niemożliwość "zatrzaśnięcia" piksela w matrycy CMOS oraz fakt, że nie ma jej czym przykryć i uchronić przed prześwietleniem. Dlatego musimy ją resetować (a co za tym idzie zapisywać) z taką samą prędkością z jaką ją odczytujemy.

Zmiejszenie ilości bitów drastycznie wpływa na czas odczytu - ze względu na budowę kaskadowych przetworników A/D. Każdy bit mniej to prawie dwukrotny wzrost szybkości odczytu.

W najnowszych matrycach "stacked" - czyli Z8,Z9,A1,R3 - dzięki zbliżeniu pamięci do matrycy (znajduje się pod matrycą) można było lepiej upakować prztworniki A/D i znacząco zwiększyć szybkość odczytu - matryce te skanują po kilka wierszy w jednym przebiegu.
Natomiast są zdecydowanie trudniejsze w produkcji a co za tym idzie znacznie bardziej kosztowne.

Na niespecjalnie dalekim horyzoncie są matryce "photon counting" - działające na zupełnie innej zasadzie. Nie dość że zapewnią prawie idealny Global shutter to również będą oferować praktycznie nieograniczony DR. Niestety na razie potrafimy produkować takie matryce posiadające tysiące a nie miliony pikseli. Ale droga jest wyznaczona.

p,paw

[atsf]

Przy migawce mechanicznej matryca naświetlana jest bardzo szybko jeśli chodzi o całość. Zczytywana może byc później nawet godzine ponieważ już nic nie rejestruje. Dlatego nie mamy widocznego efektu rolling shutter.

Cyfrowa zapisuje pixel po pixelu. Czas naświetlania pixela wynosi np 1/4000 i tyle pixele są naświetlane niestety zczytanie całości wynosi np 50 msek gdzie dla mechanicznej może to byc 10msek. Dlatego powstaje efekt rolling shutter.

Oczywiście czasy podaje przykładowe nie chce mi się teraz szukać dokładnych danych.
Dodam jeszczcze, że aby przyśpieszyć odczyt pewne aparaty zmniejszaja bitrate z 14 do 12bit na pixel (R5), bądz zmniejszają powierzchnie sensora do apsc i tylko to odczytują.

Nie jestem wcale przekonany, czy to jest odpowiedź na moje pytanie.

O prędkość przesuwania się lamelek migawki mechanicznej decyduje mechanika, a elektronika nadąża z zapisem danych pojawiających się w oknie migawki, a czas ich odczytu nie ma tu nic do rzeczy.

Ponoć prędkość zapisu danych przy migawce elektronicznej nie dorównuje prędkości zapisu przy migawce mechanicznej z powodu większej ilości operacji konicznych do wykonania, czyli jakiegoś tam wygaszania matrycy i jej ponownej aktywacji, jednakże ja się tu dopytuję o przypadek szczególny, taki, w którym ekspozycja następuje przy całkowicie odsłoniętej matrycy i w szerokim zakresie czasów ekspozycji realizowanych błyskiem jednocześnie na całej powierzchni matrycy, a nie rząd po rządku. Przecież matryca jest zdolna zarejestrować i zapisać obraz pojawiający się na niej w jednym momencie, a nie wczytywany po kawałku w trakcie przesuwania się okna migawki.

Na logikę migawka elektroniczna powinna działać poprzez aktywację pod zapis całej matrycy na czas określony przez wymagany parametr ekspozycji, a nie z pomocą jakiś czarodziejskich, elektronicznych, lamelek symulować sekwencyjne sczytywanie matrycy rząd po rządku, jak przy migawce mechanicznej na czasach krótszych od czasu synchronizacji z lampą.

[pawel.guraj]

Na logikę migawka elektroniczna powinna działać poprzez aktywację pod zapis całej matrycy na czas określony przez wymagany parametr ekspozycji, a nie z pomocą jakiś czarodziejskich, elektronicznych, lamelek symulować sekwencyjne sczytywanie matrycy rząd po rządku, jak przy migawce mechanicznej na czasach krótszych od czasu synchronizacji z lampą.

Po raz kolejny - matrycy CMOS nie da się aktywować na jakiś czas. Matryca CMOS działa dokładnie tak samo jak klisza, dopóki jest wystawiona na światło dopóty się naświetla. Nie można tego procesu w żaden sposób zatrzymać. Można ją jedynie czymś zasłonić. Koniec. Jedyne co można (i to też nie natychmiastowo) to zresetować piksele i spowodować, że zaczną naświetlać się od nowa. Można również w każdej chwili odczytać wartość wszystkich pikseli w jednym rzędzie - ale to wymaga czasu bo przetworniki A/D pracują z określoną prędkością.
Wynika to z istoty budowy matrycy CMOS - każdy piksel składa się z elementu światłoczułego, kondensatora i dwóch tranzystorów.

p,paw

[Heldbaum]

To ja się zapytam znów, kieby ten prosty chłop ze wsi... Skoro matryca odsłonięta, nie jest w stanie zarejestrować obrazu trwającego powiedzmy 1/8000 sek, tylko rozciąga jego rejestrację na ileś tam dziesiątych sek (nie obchodzi mnie, czy jest to rejestracja, czy tylko "zczytywanie"), to jakim cudem ta sama matryca, zasłonięta mechaniczną migawką i odsłonięta na 1/8000 sek, już ten obraz zapisać potrafi?

Po prostu nie wierzę, że to się nie da obejść. Cyba że... Obserwujemy obraz na wyświetlaczu lcd, matryca cały czas pracuje i to jej uniemożliwia działanie bez rolling shutter effect. W to jestem w stanie uwierzyć. Ale w takim razie wniosek jest prosty. Migawka elektroniczna ma ograniczenia w stosunku do tej samej elektronicznej, ale wyposażonej w migawkę mechaniczną.

[atsf]

Po raz kolejny - matrycy CMOS nie da się aktywować na jakiś czas. Matryca CMOS działa dokładnie tak samo jak klisza, dopóki jest wystawiona na światło dopóty się naświetla. Nie można tego procesu w żaden sposób zatrzymać. Można ją jedynie czymś zasłonić. Koniec. Jedyne co można (i to też nie natychmiastowo) to zresetować piksele i spowodować, że zaczną naświetlać się od nowa. Można również w każdej chwili odczytać wartość wszystkich pikseli w jednym rzędzie - ale to wymaga czasu bo przetworniki A/D pracują z określoną prędkością.
Wynika to z istoty budowy matrycy CMOS - każdy piksel składa się z elementu światłoczułego, kondensatora i dwóch tranzystorów.

p,paw

Taaa... Matrycy CMOS nie da się aktywować na jakiś czas, można tylko zresetować piksele i spowodować, że zaczną się naświetlać od nowa? No to przecież właśnie o to chodzi, aby tak zrobić!

Matryca CMOS, która w bezlusterkowcu zaiwania CAŁY CZAS, jest zdolna do przechwytywania obrazów i ich buforowania przed naciśnięciem spustu, przy świetle błyskowym rejestruje obraz w całości i tak samo, jak matryca zainstalowana w lustrzance, matryca, która jest jednocześnie światłomierzem i celownikiem, która przechwytuje, konwertuje i wysyła obraz na LCD w czasie nieomal rzeczywistym (z niewielkim opóźnieniem), ma kuźwa problem żeby się w ułamku sekundy cała zdezaktywować, zresetować, i ponownie aktywować, aby przechwycić W CAŁOŚCI jeden obrazek?! NAPRAWDĘ?!

[pawel.guraj]

To ja się zapytam znów, kieby ten prosty chłop ze wsi... Skoro matryca odsłonięta, nie jest w stanie zarejestrować obrazu trwającego powiedzmy 1/8000 sek, tylko rozciąga jego rejestrację na ileś tam dziesiątych sek (nie obchodzi mnie, czy jest to rejestracja, czy tylko "zczytywanie"), to jakim cudem ta sama matryca, zasłonięta mechaniczną migawką i odsłonięta na 1/8000 sek, już ten obraz zapisać potrafi?

Po prostu nie wierzę, że to się nie da obejść. Cyba że... Obserwujemy obraz na wyświetlaczu lcd, matryca cały czas pracuje i to jej uniemożliwia działanie bez rolling shutter effect. W to jestem w stanie uwierzyć. Ale w takim razie wniosek jest prosty. Migawka elektroniczna ma ograniczenia w stosunku do tej samej elektronicznej, ale wyposażonej w migawkę mechaniczną.

Pomyliłeś czas zapisu z czasem odczytu a do tego:

1. Pokaż mi proszę aparat, w którym migawka jest w stanie odsłonić cała matryce na 1/8000sek

2. Mam nadzieje, że nie myślisz, ze aparat na potrzeby wyświetlenia obrazu na LCD odczytuje cała matryce i 60 razy na sekundę skaluje 40mpix do tych 3mpix na wyświetlaczu.

Policzmy: na potrzeby LCD odczytujemy 8 a nie 14 bitów i 4 a nie 40mix. Czyli: 14-8=6. 2^6=64. 40/4=10. No to mamy 64*10=640.

Odczyt matrycy na potrzeby LCD jesteśmy w stanie zrobić 640 razy !!! szybciej niż jej całej zawartości.
I właśnie tak to działa. W międzyczasie zmieszczą się jeszcze odczyty AF itp.

P,paw


Wysłane z iPhone za pomocą Tapatalk Pro