Se você já tirou uma foto ou vídeo de uma hélice girando, provavelmente sabe o que é um “efeito de obturador rolante”. A hélice pode ter sido vista “torta” (veja o vídeo abaixo). E você pode ter se perguntado o que você fez de errado.
A boa notícia é que não foi sua culpa. A má notícia é que os fabricantes de câmeras preferem persianas de rolo a persianas globais. E isso não vai mudar tão cedo!
O problema decorre de como as câmeras digitais enviam dados do sensor para o mecanismo de processamento de imagem no modo de obturador eletrônico. Para descobrir por que isso acontece e o que você pode fazer a respeito, vamos falar um pouco mais sobre obturador rolante versus obturador global.
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O que é a persiana? O que é o obturador global?
Em primeiro lugar, devo ser claro em uma coisa. estou falando sobre persianas eletrônicas em vez de persianas mecânicas.
As persianas mecânicas são diferentes. Eles têm seus próprios problemas, como o limite de velocidade de sincronização do flash. Isso geralmente é apenas 1/200s ou 1/250s.
Problemas com obturador rolante e obturador global também não têm nada a ver com velocidades lentas do obturador. Mais uma vez, as velocidades lentas do obturador têm seus próprios problemas, incluindo desfoque de movimento. Mas não é disso que estou falando aqui.
Uma persiana de rolo e uma persiana global são tipos diferentes de persianas eletrônicas. Este artigo tentará explicar os benefícios e desvantagens de ambos.
Cego
O modo de obturador rotativo das câmeras digitais expõe os pixels à luz linha por linha, como um scanner. As câmeras ligam primeiro as que estão na parte superior do sensor e descem até a parte inferior. Ou duas “ondas” se estendem do centro do sensor.
Funciona bem na maioria das situações. Mas você obtém um efeito de obturador giratório se seus assuntos se moverem rapidamente pelo quadro ou se você deslocar a câmera de um lado para o outro.
Os fabricantes de câmeras trabalham duro para melhorar a velocidade de leitura de seus sensores. Mas o problema das persianas sempre permanecerá.
Isso ocorre porque a luz atinge os pixels em momentos diferentes. Os que estão na parte superior do sensor são expostos e desligam primeiro. Mas os que estão na parte inferior são expostos por último e desligados por último.
Se nada se mover na cena, não há problema. Mas se algo estiver se movendo, diferentes fileiras de pixels registram sua posição em diferentes momentos e lugares. Isso leva ao efeito do obturador de rolamento, a inclinação da imagem de um lado para o outro.
Persiana rolante ao fazer panorâmica
A mesma coisa acontece se você mover a câmera. É apenas a câmera se movendo em vez do assunto.
Imagine tirar uma foto de um retângulo em movimento rápido da esquerda para a direita com uma câmera usando um obturador de rolamento. Quando você pressiona o botão do obturador, a exposição começa.
O sensor da câmera registra o topo do retângulo usando a linha superior de pixels. Esses pixels permanecem ativos durante a velocidade do obturador (ou valor de tempo). Digamos que seja 1/1000s.
A próxima linha de pixels não acende até que a primeira linha acenda. Este atraso é o “tempo de linha”. Pode ser algo como 10 ms (10 microssegundos ou 10 milionésimos de segundo).
Quando a primeira linha é desligada, você obtém o mesmo pequeno atraso até que a segunda linha seja desligada. Se você multiplicar o tempo da linha pelo número de linhas de pixels no sensor, você obtém o “tempo do quadro”.
moderno
Como resultado, a posição de cada parte sucessiva do retângulo se move um pouco para a direita. Então você faz um paralelogramo!
obturador geral
O modo de obturador global significa expor todos os pixels no sensor ao mesmo tempo (ou “globalmente”). Isso significa que não há distorção na imagem final ao tirar fotos de objetos em movimento.
É uma tecnologia mais cara. E isso significa que muitos dados estão sendo lançados ao mecanismo de processamento de imagem ao mesmo tempo.
Uma câmera de obturador global também precisa de componentes eletrônicos adicionais. Isso dificulta o uso de um sensor retroiluminado (BSI).
É uma pena porque esses sensores são muito melhores para fotografia com pouca luz. Colocar a camada de silício sensível à luz mais próxima da fonte de luz permite que eles atinjam uma eficiência quântica (QE) de 95%. Isso significa perder apenas 5% do sinal original.
As sombras globais precisam usar sensores com iluminação frontal. Eles devem ter microlentes e outros circuitos eletrônicos acima da região sensível à luz. Isso limita seu QE a 70-80%. Isso significa que 20-30% do sinal desaparece.
Você não pode ter um sensor global do obturador e um sensor BSI. Portanto, as persianas globais ainda não se espalharam.
Obturador pseudo-global
Outro tipo de obturador é o “obturador pseudo-global”: a Teledyne Photometrics o inventou. Ele está disponível em suas câmeras de obturador rotativo Prime e Kinetix como uma configuração opcional.
Com o obturador pseudo-global, as fileiras de pixels no sensor são ativadas uma após a outra… exatamente como um obturador de rolamento.
Mas a leitura só acontece quando todos estão ativos. Assim são os benefícios de um verdadeiro obturador global. Mas isso vem à custa de uma taxa de quadros mais baixa.
Modo de obturador opcional
A outra solução para o problema do obturador de rolo versus o obturador global é tornar o modo do obturador uma configuração opcional. Isso significa que você pode decidir por si mesmo, dependendo do assunto e do tipo de foto.
As câmeras sCMOS Neo, Zyla e Balor da Andor permitem que você escolha entre obturador global e contínuo. Isso é auxiliado pelo que eles chamam de arquitetura de pixel de cinco transistores (5T).
Rolling Shutter vs Global Shutter: Qual é melhor?
Cada tipo de obturador eletrônico tem vantagens e desvantagens. A vantagem relativa depende da aplicação.
Vantagens da persiana:
- Taxas de quadros mais altas
- Sensores BSI de alta resolução
- Níveis de ruído mais baixos
- Maior sensibilidade nativa
- Maior alcance dinâmico
Desvantagens das persianas:
- Artefatos de obturador de rolo com assuntos em movimento rápido
- Velocidades de sincronização de flash limitadas
Vantagens do obturador global:
- Sem distorção de linhas retas com objetos em movimento rápido
- Sem limite na velocidade de sincronização do flash
Desvantagens do Obturador Global:
- Mais ruído
- Sensibilidade nativa mais baixa
- Faixa dinâmica inferior
- Taxa de quadros mais baixa
- caro para fabricar
Usando Roller Shades vs. Global Shades
A maioria das câmeras DSLR e mirrorless modernas possuem sensores com obturador eletrônico. Isso ocorre porque os fabricantes acreditam que vamos tolerar o efeito do obturador de rolamento, desde que obtenhamos melhor resolução e taxas de quadros mais altas. E eles provavelmente estão certos!
A faixa dinâmica também é um fator. Recentemente, a Blackmagic Design optou por substituir o obturador global por um obturador rotativo em sua câmera de ação URSA Pro Mini 4.6K para aumentar o alcance dinâmico em até 15 stops.
O único nicho em que os fabricantes usam persianas globais é com câmeras com sensor Interline CCD ou EMCCD. Isso ocorre porque as taxas de quadros não são tão importantes. Então a compensação é diferente.
A melhor solução parece ser o modo de obturador opcional oferecido pela linha de câmeras da Andor. Os fotógrafos têm mais informações sobre as condições locais e o tipo de fotos que tiram. Isso significa que eles devem poder escolher por si mesmos qual modo de obturador usar.
Obturador Global: Canon e Vídeo
As coisas podem mudar em breve. De acordo com boatos, o novo carro-chefe da EOS R1
Isso significa que a câmera não será capaz de corresponder às taxas de quadros das principais câmeras sem espelho da Nikon e da Sony. Mas a Canon obviamente acha que os benefícios superam as desvantagens.
Quando se trata de vídeo, um obturador global é um pouco mais popular. As câmeras Arri Alexa são as câmeras mais famosas usadas pelos cineastas de Hollywood. E eles usam um obturador global.
conclusão
Em um mundo ideal, todas as câmeras teriam obturadores globais. Faz sentido que eles liguem e desliguem cada pixel simultaneamente. E eliminaria a distorção do modo do obturador de rolamento.
Isso pode acontecer no futuro. E a chegada da Canon EOS R1 nos dará uma pista. Isso abrirá o caminho para câmeras com obturador global? Ou vai acabar no lixo tecnológico?
Teremos que esperar para ver. Mais fabricantes de câmeras como Andor podem começar a oferecer o modo de obturador global como uma configuração opcional. Os fotógrafos podem optar por suportar uma taxa de quadros mais baixa para evitar os efeitos do obturador de rolamento.
Na batalha da persiana contra a persiana global, ambas podem sair vencedoras!
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