Почему в камерах используется щель между двумя шторами, а не сразу открывается весь сенсор?

Как было сказано, у механического затвора есть ограничения по скорости. Что касается щели, попробуйте представить без нее. Предположим, затвор открывается, двигаясь сверху вниз по раме. И тогда, конечно, он должен закрыться снизу вверх. Таким образом, верхняя сторона открыта дольше, чем нижняя, а это неравномерная экспозиция.

Современные быстрые шторы могут двигаться со скоростью около 7 метров в секунду, но тем не менее время, необходимое для покрытия 16 или 24 мм высоты рамы, является фактором для быстрого затвора.

Пересечение рамы высотой 24 мм со скоростью 7000 мм в секунду занимает около 1/300 секунды, чтобы полностью открыться. А если закрыть еще 1/300 секунды, то самая быстрая выдержка затвора может быть около нуля на нижнем краю кадра, но может быть 2/300 или 1/150 секунды экспозиции на верхнем краю. Это намного дольше при любой скорости затвора, и, конечно же, скорость затвора не может быть короче, чем время открытия 1/300 секунды. Это очень плохая фотографическая производительность.

Листовые затворы пытаются улучшить эту скорость (с несколькими лепестками диафрагмы), но они все равно должны открываться и закрываться, и они не могут делать это хорошо при самых быстрых скоростях затвора. Мы можем увидеть на них 1/500 секунды, но не 1/8000 секунды на листовом затворе. Но фокальная плоскость может это сделать, и точно тоже.

Но представьте себе щель... Когда вместо этого, если (как это делается в фокальных ставнях), если одна занавеска движется поперек проема рамы, а затем следует вторая занавеска, двигаясь поперек этой рамы, то все, что нам нужно измерить, это время между запуском каждой шторы. Оба края кадра получают одинаковую экспозицию (но немного в разное время). И скорость затвора может быть очень короткой, скажем, 1/8000 секунды, что, конечно, создает эффект узкой щели, движущейся по кадру, но это очень равномерная экспозиция и очень точно рассчитанная по времени. Механические шестерни, пружины и движение больше не являются факторами, поскольку все движения одинаковы для любой выбранной скорости затвора и одинаковы для обеих штор. Никаких механических изменений из-за различных скоростей затвора. Мы можем просто использовать кварцевый резонатор для измерения времени двух стартовых шторок, эта разница становится продолжительностью выдержки. Это не становится намного лучше, чем это. Даже выдержка и точность.

Однако это становится проблемой для flash. Вспышка очень быстрая (короткая продолжительность) и может быть полезной только в том случае, если затвор полностью открыт, чтобы передать ее. Таким образом, это означает, что щель не может работать для вспышки, или, скорее, щель должна быть полностью открытой матрицей. Это означает, что это 1/300-секундное время перемещения до открытия является самой короткой продолжительностью затвора, которая может работать со вспышкой, называемой выдержкой синхронизации затвора.

Синхронизация 1/200 секунды более распространена в меньших камерах, но самые быстрые затворы в фокальной плоскости могут и делают 1/320 секунды (некоторые модели зеркальных фотокамер Nikon делают это).

Если для полного открытия требуется 1/300 секунды, и если вторая шторка начинает закрываться примерно сразу, остается крошечное полностью открытое окно для быстрой вспышки. Эта минимальная выдержка для синхронизации со вспышкой обязательно составляет 1/300 секунды. Вспышка — это небольшой недостаток, но на самом деле все довольно изобретательно. Идее затвора в фокальной плоскости около 100 лет.

Время мысленного эксперимента. Предположим, нам нужна минимальная экспозиция 1/2000 секунды (500 микросекунд) на 35-мм полнокадровой камере. У нас есть один «затвор», чтобы уйти с дороги и вернуться.

Мы допускаем, что одна сторона изображения экспонируется на 10% больше, чем другая, а это значит, что мы позволяем 50 мкс перемещать затвор вперед и назад. Таким образом, затвор должен пройти около 35 мм за 25 мкс и обратно. Это 1,4 мм в микросекунду.

Давайте переведем это в более привычные единицы.

Итак, наш затвор должен двигаться со средней скоростью 3131 миля в час. МАХ 4 .

Давайте вычислим перегрузку, необходимую для достижения конечной скорости за требуемое время. От нуля до 1400 метров в секунду за 25 мкс: около 5,7 млн ​​G.

Просто потому, что механическая вещь может двигаться так быстро, чтобы уйти от сенсора (или пленки) и обратно, не вызывая серьезных инженерных проблем с синхронизацией и сокращением срока службы затвора. Это просто не стоит того, когда альтернатива не имеет недостатков в большинстве применений.

Это потому, что шторки затвора имеют ограниченную скорость. Поэтому, если вы хотите заархивировать высокую скорость / малое время экспозиции, вам нужно держать датчик на свету в течение короткого времени. И в таком случае проще всего не увеличивать скорость штор, а ограничить размер щели.

Например, если размер сенсора 24 мм, а скорость синхронизации вспышки 1/250, это будет означать, что шторы будут двигаться со скоростью 6 м/с (что для такого устройства вполне прилично).

Кроме того, механика штор должна быть сбалансирована и рассчитана таким образом, чтобы она не добавляла телу сильных вибраций при ускорении, движении и торможении.

rolling shutterне имеет никакого отношения к движению затвора. Это связано с тем, что датчик изображения может считывать только строку за раз. Он настроен как набор датчиков, которые охватывают все изображение. Этот размах чтения каждой строчки и есть то, что становитсяrolling shutter