Длительная выдержка в камере DSLR имеет эффект, аналогичный глобальному затвору?

Question

Обычные зеркальные камеры используют механические затворы и прогрессивные электрические показания, и, следовательно, изображения захватываются в рольставни.

Но когда используется для захвата изображений с большой выдержкой, когда весь датчик открыт в течение расширенной продолжительности, все ли пиксели датчика экспонируются одновременно ? Показания определенно будут последовательными рядами пикселей, но будут ли данные, полученные в каждом пикселе, соответствовать одновременному событию?

Причина, по которой следует задать этот вопрос, состоит в том, чтобы понять, может ли зеркальная камера подходить для академических исследований.

Answer 1

Я думаю, вы немного не поняли, как работает затвор. Первоначально первый затвор покрывает датчик, а второй - нет. Затем первая шторка отодвигается, открывая датчик, а вторая шторка следует за ним, чтобы снова закрыть датчик. Затворы всегда движутся с одинаковой скоростью, независимо от времени выдержки.

При короткой выдержке второй затвор начнет закрывать датчик до того, как первый затвор завершит его открытие. Эффект заключается в том, что открытая щель перемещается по сенсору, ширина которой зависит от желаемого времени экспозиции. Для более длительной экспозиции, однако, существует три фазы: первый затвор открывается полностью, датчик проводит некоторое время полностью без крышки, а затем второй затвор закрывается. В этом случае все пиксели действительно экспонируются одновременно, за исключением краткого времени в начале и конце экспозиции.

Answer 2

Большинство зеркалок имеют шторки затвора, которые проходят через поверхность датчика примерно за 2-4 миллисекунды. Для любой конкретной модели камеры, за исключением механической неисправности, время прохождения для каждой шторки затвора всегда будет одинаковым, независимо от времени выдержки. Это имеет место при времени срабатывания затвора где-то от 1/8000 секунды, когда вторая завеса «преследует» первую завесу через сенсор с небольшой долей миллисекунды за ней, до режима лампы, где смещение между началом и окончанием экспозиции с одной стороны датчика на другую все еще те же 2-4 миллисекунды.

Для экспозиции 1/8000 секунды смещение в 4 миллисекунды примерно в 32 раза больше длины экспозиции.

Для 8-секундной экспозиции то же самое смещение в 4 миллисекунды составляет крошечный 0,0005X от общего времени экспозиции.

То, как выполняется считывание, не имеет значения для неподвижных изображений, поскольку оно выполняется, когда свет не попадает на датчик после закрытия шторок затвора.

Причина, по которой следует задать этот вопрос, заключается в том, чтобы понять, подходит ли камера DSLR для академических исследований.

Даже профессиональные камеры высшего уровня - это не то, что можно считать «лабораторным классом». Точность, необходимая для творческой / исторической / документальной фотографии, относительно низкая. Все, что находится в пределах одной шестой ступени, считается приемлемым для камеры с минимальными настройками 1/3 ступени для диафрагмы (Av), времени экспозиции (Tv) и чувствительности (ISO). С точки зрения времени воздействия, измеренного в секундах или его долях, одна шестая остановка составляет примерно 12%. Поэтому, если камера настроена на съемку с использованием выдержки затвора 1/250 секунды (4 мс), любое значение от 1/285 секунды (3,52 мс) до 1/225 секунды (4,48 мс) считается приемлемым.

Другая вещь, которую следует помнить, это то, что числа, которые мы используем в «стандартной» шкале выдержки, не являются фактическими целевыми числами. Это округленные версии степеней двух, которые были выбраны в то время, когда камеры были даже гораздо менее точными, чем сегодня. Например, то, что мы называем 1/250 секунды, на самом деле составляет 1/256 секунды (что означает, что мы даем или берем это допустимое изменение времени на 12% от 1/256, а не от 1/250)! Таким образом, допустимое окно для нашего названного времени затвора 1/250 на самом деле составляет +/- 12% от 1/256 секунды, что составляет от 1/229 секунд (с округлением до ближайшего целого знаменателя) до 1/291 секунды (с округлением до ближайший целый знаменатель). Но поскольку нам нравится округлять числа до ближайшего «5» в фотографии, мы будем называть их 1/230 и 1/290 секунд соответственно.

Для получения дополнительной информации о помеченных числах в зависимости от целевых чисел и фактических чисел, а также о том, почему это не имеет большого значения для творческой / документальной / исторической фотографии, см. Есть ли вменяемая причина, почему why нет ровно половина ¹⁄₆₀?

Мое приложение включает в себя использование лазера с очень коротким импульсом, чтобы остановить движение (всего 9 нс) Поэтому я беспокоился о том, сработает ли роль затвора даже при длительной экспозиции, и сделает ли моя обычная камера неподходящей для эксперимента.

Да, если первая завеса уже полностью открыта, когда начинается импульс света, а вторая завеса еще не начала закрываться, когда заканчивается импульс света, весь датчик будет освещаться в течение всей продолжительности света пульс. Для неподвижных изображений датчик считывается только один раз после окончания экспозиции. Пока открыт затвор, «сканирование» не происходит.

Пока ваш лазерный импульс значительно короче, чем скорость синхронизации вспышки камеры (обычно около 1 / 200-1 / 250 секунд или 5-4 миллисекунд), вы можете рассмотреть возможность использования камеры возможность синхронизации вспышки для запуска лазера. (Как это сделать, вероятно, должен быть отдельный вопрос.)

Мы такжеесть некоторые существующие вопросы о высокоскоростной фотографии с использованием очень коротких световых импульсов, а не коротких выдержек, чтобы заморозить движение высокоскоростных объектов. Среди них:

Какие проблемы могут возникнуть при использовании лазера в качестве источника вспышки для высокоскоростной фотографии?
Как я могу зафиксировать движение пули?
Как мне включить вспышку таким образом, чтобы получить удовольствие от высокоскоростной фотографии?
Почему не срабатывает выдержка ¹⁄₂₅₀-го стоп-кадра, когда срабатывает вспышка такой длительности?

Answer 3

Это все тот же затвор, даже при длительной экспозиции, и пиксели не экспонируются одновременно.

Однако разница во времени (по отношению к общему времени воздействия) становится меньше с увеличением времени воздействия. Это может стать незначительным в зависимости от ваших требований.

Если вы вообще не переносите рольставни, у вас все еще есть 2 варианта:

• использовать внешний глобальный затвор
• использование вспышки (затвор открывается и закрывается в темноте, вспышка освещает всю сцену одновременно)

Answer 4

Для целей, которые вы описываете: Да, все пиксели выставляются одновременно; они работают независимо, параллельно. Даже в течение коротких периодов времени в начале и в конце они все еще работают вместе, но затвору потребуется некоторое время, чтобы полностью убраться с дороги.

Таким образом, если во время длительной экспозиции произойдет короткое событие, вы получите одновременное считывание по всей поверхности сенсора.

Answer 5

CMOS-пиксели сбрасываются, а затем накапливают накопленный заряд от света, который они получают, пока они не будут считаны и сброшены снова. CMOS обычно сбрасывается, происходит процесс затвора (передняя шторка, задержка, затем задняя шторка), а затем считываются значения.

Из-за механического процесса во время событий открытия / закрытия затвора всегда будет короткий период, когда датчик частично скрыт.

Если это повлияет, вы будете зависеть от того, какой тип события вы пытаетесь запечатлеть с большой выдержкой. Если вы надеетесь запечатлеть яркое, но непредсказуемое событие, такое как молния, вполне возможно, что шторка затвора будет наполовину закрыта во время события. Если вы ищете что-то в более постоянных условиях освещения, тогда необходимые 1/125 или 1/250-ая секунда будут несущественными при экспозиции в 1 секунду или более.