기계식 셔터를 사용할 때 롤링 셔터가없는 이유는 무엇입니까?


16

따라서이 질문을하기 가장 좋은 곳은 아니지만, 일부 사용자는 디지털 미러리스 카메라의 메커니즘과 CMOS 센서 기술에 익숙 할 것입니다.

롤링 셔터 아티팩트를 생성하는 전자 이미지 센서가 기계식 셔터와 결합 될 때이 문제로 이미지를 생성하지 않는 이유를 잘 모르겠습니다. 내가 얻지 못하는 것은 다음과 같습니다.

롤링 셔터는 한 쪽에서 다른쪽으로 센서 판독 (일반적으로 위에서 아래로)으로 인해 발생하므로 실제 이미지는 서로 다른 연속 모멘트의 스캔 라인에서 함께 연결됩니다. 스캔 라인 판독은 센서 (?) 위로 움직이는 기계식 셔터 창을 모방합니다. 이제 센서 앞에 기계식 셔터를 사용하면 셔터가이 작업을 대신하는 반면 센서는 한 번에 전체적으로 읽 힙니다 (?). 따라서 롤링 셔터 아티팩트가 최종 이미지에 나타나지 않습니다. 그러나 센서를 한 번에 전체적으로 읽을 수 있다면 전자 셔터를 사용할 때 왜 이런 일이 발생하지 않습니까? 롤링 셔터를 피하면서 센서를 1/2000 초 내에 완전히 켜고 끌 수없는 이유는 무엇입니까? 이미지를 찍기 위해 "스캔 라인 방법"이 필요한 이유는 무엇입니까?

기계식 셔터로 10fps로 정지 이미지를 촬영할 수있는 카메라가있는 경우 롤링 셔터를 생성하지 않고 센서가 전자적으로 10fps로 이미지를 촬영할 수있는 것은 아닙니다.

롤링 셔터의 일반적인 이유를 설명하는 게시물을 찾았 지만 구체적인 질문은 없습니다.

내 가정이 올바른지조차 모르겠지만 누군가가 이것에 대해 밝힐 수 있다면 기뻐할 것입니다.

답변:


27

기계식 셔터로 10fps로 정지 이미지를 촬영할 수있는 카메라가있는 경우 롤링 셔터를 생성하지 않고 센서가 전자적으로 10fps로 이미지를 촬영할 수있는 것은 아닙니다.

이유를 이해하려면 일반적인 3T (ransistor) 픽셀을 살펴 봐야합니다.

3T 픽셀

이 3T 픽셀은 롤링 셔터에는 사용할 수 있지만 (전자식) 글로벌 셔터에는 사용할 수 없습니다. RST 신호는 포토 다이오드의 전압을 양의 전압으로 재설정합니다. 빛이 감지되면 해당 전압은 감지 된 광 생성 전하에 비례하여 감소합니다. 글로벌 셔터 링의 성가신 부분 은 포토 다이오드를 차단할 수 없다는 것 입니다. 실제적인 이유로 (너무 많은 와이어, 판독 회로, 전력 등) 모든 픽셀을 동시에 읽을 수는 없으므로 판독 광이 다른 픽셀에 계속 수집되어 출력이 변경됩니다. 기계식 셔터를 추가하면 문제를 우회하여 빛이 포토 다이오드에 도달하지 못하게 할 수 있습니다.

CMOS에서 글로벌 셔터를 구현하려면 최소한 4T 픽셀이 필요합니다.

4T 픽셀

미디엄에스에프

롤링 셔터보다 글로벌 셔터 링의 주요 단점은 캡처 시간이 짧아진다는 것입니다. 이것은 당신이 언급 한 게시물에 설명되어 있습니다. 또한 다음 다이어그램에서 설명합니다 (빠르게 페인트로 그렸습니다).

글로벌 vs 롤링 셔터

<1이자형


1
젠장, 이것이 내가 궁금했던 것에 대한 정확한 대답입니다! 정말 고마워!
Thomas D.

4
이 대답은 "롤링 셔터"를 사용하여 질문에서 "기계식 셔터"라고 부르는 것을 의미하기 때문에 약간 혼동됩니다. 문제에서 "롤링 셔터"는 센서의 한 쪽에서 이미지 노출 / 캡처와 다른 쪽에서 이미지 노출 / 캡처 사이에서 변화하는 물체 (또는 장면)에 의해 발생 하는 시각적 아티팩트 이며 전자식 셔터; 그러나 정답 은 센서가 노출되는 방법 인 것 같습니다 .
피터 테일러

2
"롤링 셔터"를 사용할 때 빛이 통합되는 시간 창이 픽셀 당 시간으로 이동한다는 것을 의미합니다. 글로벌 셔터는 해당 시간 창이 모든 픽셀에 대해 동기화되는 곳입니다. 나는 기계식 셔터가 전자식이 아닌 기계적으로 빛을 차단하고 시간 창을 제어하는 ​​것을 의미했습니다.
Sven B

1
페인트로 완성하기에 아주 좋습니다!
파이프

16

여기에는 두 가지 부분이 있습니다. 첫째, 롤링 셔터는 기계식 셔터로 여전히 발생할 수 있습니다 (일부 참조). 그러나 이것은 노출 시간이 짧습니다. 셔터는 두 개의 커튼으로 구성됩니다. 노출 전에 커튼 1이 센서 앞에 있습니다. 노출이 시작되면 커튼 1이 아래로 (또는 위로 또는 무엇이든) 이동하여 센서 노출을 시작합니다. 노출이 끝나면 커튼 2는 센서로 들어 와서 센서를 덮습니다.

커튼이 전체 동작을 수행하는 데 2 ​​밀리 초가 걸린다고 가정 해보십시오. 노출 시간이 100 밀리 초라면 98 밀리 초 동안 전체 센서가 동시에 노출됩니다. 결과적으로 롤링 셔터가 없습니다.

그러나 어떤 시점에서는 셔터가 충분히 빠르게 움직일 수 없으며 전체 센서가 노출되지 않습니다 (이는 카메라가 간단한 플래시 싱크를 사용할 수없는 지점입니다). 예를 들어 노출 시간이 1/1000이라고 가정합니다. 즉, 센서가 1 밀리 초 동안 만 노출 될 수 있습니다. 그러나 두 번째 커튼이 첫 번째 커튼이 센서를 완전히 노출하기를 기다리면 센서의 일부가 이미 2 밀리 초 동안 노출 된 것입니다! 대신, 첫 번째 커튼이 끝나기 전에 두 번째 커튼이 움직이기 시작하고 노출은 노출 된 센서의 "라인"으로 발생합니다. YouTube에서 Slow Mo Guys의 비디오를 확인하십시오.

https://www.youtube.com/watch?v=CmjeCchGRQo

그렇다면 왜이 카메라들과 동일한 롤링 셔터 효과가 보이지 않습니까? 우리는하다! 우리는 단지 눈치 채지 못합니다. DSLR의 셔터가 너무 빨리 움직여서 5 밀리 초의 노출 시간이더라도 특정 시점에 센서 전체가 노출되는 경우가 종종 있습니다. 셔터 속도가 높을수록 롤링 셔터 효과 (예 : 1 초 노출의 1/1000)를 제공하는 데 필요한 동작의 양이 매우 높아서 비디오의 일반적인 노출보다 훨씬 높습니다. 롤링 셔터는 기계식 셔터를 사용하는 것입니다 . 위키피디아 에서이 이미지를 살펴보십시오 .

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

최신 DSLR 센서의 센서 판독이 어떻게 발생하는지 잘 모르겠지만 여전히 일부 형태의 스캔 라인을 수행한다고 생각합니다. 이것은 기계식 셔터에 의해 수행되는 센서의 조명과 관련이 없습니다.

참고 : 아마도 매우 비싼 카메라에 사용되는 리프 셔터에는 롤링 셔터가 없다고 말할 수 있습니다.


답변 주셔서 감사합니다! 롤링 셔터가 기계식 셔터가 있는지 궁금합니다. 여러 CMOS 센서를 쌓아서 "롤링 셔터 프리"전자식 셔터가있는 카메라를 발견했습니다. 나는 이것 뒤에 숨겨진 아이디어가 두 센서의 스캔 라인을 상쇄하고 나중에 데이터를 함께 묶는 것이라고 생각합니다.
Thomas D.

2
전자식 롤링 셔터를 사용하여 롤링 셔터를 피하는 방법도 있습니다. 모든 픽셀이 옆에 메모리가 거의 없다고 상상해보십시오 (아날로그 메모리이지만) 명령시 값을 덤프 할 수 있습니다. 이제 모든 픽셀이 동시에이 작업을 수행 한 다음 메모리를 천천히 읽을 수 있지만 노출에 따라 변경되지 않으므로 롤링 셔터가 발생하지 않습니다. (내 지식으로는 이것은 대부분의 최고급 시네마 카메라에서만 수행되지만 내 분야는 아니므로 인용이 필요하다)
Joren Vaes

1
@JorenVaes 전역 셔터 링없이 롤링 셔터를 피하는 방법 은 많이 있습니다. 최고의 IMO는 디지털 사후 처리를 통해 올바르게 생각됩니다. 불연속 이미지의 전체 개념은 실제로 개념적으로 옳지 않으며 글로벌 셔터를 사용하더라도 인공물로 이어질 수 있습니다. 적절한 구현은 앨리어싱을 피하기 위해 항상 여러 노출 사이에 보간 해야 하며 롤링 셔터 효과를 피하기 위해 이미지 y 축을 따라 계수를 간단히 이동할 수 있습니다.
leftaroundabout

@leftaroundabout 그러나 스캔 라인을 이동할 때 필요한 오프셋으로 인한 일부 정보가 누락되지 않습니까?
Thomas D.

@ThomasD. 어쨌든 정보가 누락되었습니다. 모든 비디오는 시간 종속 라이트 필드의 무한 차원 공간을 유한 한 양의 정보로 잘라내어 생성됩니다. 비디오를 보여주는 모든 방법은 일종의 보간법을 통해 정보를 "추측"합니다. 롤링 셔터 효과는 실제로 부적절한 방식으로이 작업을 수행하는 결과 일뿐입니다.
leftaroundabout
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.