رولینگ شاتر در مقابل گلوبال شاتر؛ بهترین مکانیزم شاتر سنسور دوربین‌های عکاسی چیست؟

سنسور های تصویربرداریCMOSبخشی جدایی ناپذیر از زندگی یک فیلم ساز دیجیتال را تشکیل می دهند که دلیل اصلی این مسئله، تغییرات اخیر از فناوریCCDبه فناوریCOMSدر تولید حسگر های تصویربرداری است. در بسیاری از جنبه ها حسگر های تصویربرداری CMOS نسبت به حسگر های CCD پیشرفت های چشم گیری رقم زده اند؛ اما یکی از اثرات جانبی مشخص این تغییر، ظهور محصولات مصنوعی رولینگ شاتر(Rolling Shutter)یا شاتر چرخشی است.

در این مقاله قصد داریم به بررسی این موضوع بپردازیم: شاتر چرخشی برای حسگر های COMS ضروری نیست. شاید به نظر برسد همه ی حسگر های CMOS دارای شاتر چرخشی هستند؛ اما قطعا این مورد درست نیست.سونیPMW-F55، دوربین Blackmagic Design Production 4K، USRA 4K، URSA Mini 4K و همچنین AJA CION ، همه از حسگرهای CMOS با مدار گلوبال شاتر (Global Shutter) یا شاتر جهانی استفاده می کنند.

شاتر چرخشی چیست؟ برای کسانی که با این مفهوم آشنایی ندارند، شاتر چرخشی یک اصطلاح فنی است که به شیوه ی اسکن عکس ها توسط حسگر تصویربرداری اشاره دارد. اگر شاتر چرخشی در حسگر به کار رود، تصویر به صورت متوالی از یک طرف حسگر (معمولا بالای آن) به سمت دیگر، خط به خط اسکن می شود. بسیاری از حسگر های CMOS از شاتر چرخشی استفاده می کنند. در مقابل، گلوبال شاتر به حسگر هایی اشاره دارد که کل فضای تصویر را به طور همزمان اسکن می کند. شمار بسیاری از حسگر های CCD از گلوبال شاتر استفاده می کنند. رواج گسترده ی حسگر های CMOS در دوربین های مدرن گواهی بر استفاده ی روبه رشد شاتر های چرخشی در ساخت فیلم هایی است که اخیرا تولید می شوند.

خوب است کمی با محدودیت هایی که شاتر چرخشی در تصاویر گرفته شده ایجاد می کند آشنا شوید. به طور کلی شاتر چرخشی کارآیی واقعی خود را در صحنه هایی با حرکت زیاد، حرکت دوربین، صحنه هایی که در آن اجسامی به سرعت در حال حرکت هستند و در بدترین حالت، لرزش دست عکاس نشان می دهد. بدترین حالت عکاسی زمانی است که اجسام در حال چرخش یا وسایل نقلیه با سرعت از مقابل فریم دوربین عبور می کنند و اضلاع مستقیم وسایل نقلیه ای که از جلوی قاب دوربین عبور می کنند در عکس به شکل خطوط کج نمایان می شوند. برای مثال، یک اتوبوس شهری مستطیل شکل در تصویر بیشتر شبیه به یک متوازی الاضلاع نمایان می شود. توصیف اجسام در حال چرخش در قاب دوربین کمی دشوار تر است؛ به این دلیل که الگو های خمیده و نامرتب عجیبی نمایان می شود. این موضوع هنگامی که پروانه های هواپیما در قاب دوربین پهپاد قرار می گیرد بیشتر قابل رؤیت است. فوتیج های دست ساز ناپایدار، به ویژه با فاصله های کانونی طولانی تر، ظاهری شبیه به ژلاتین به خود می گیرند که در آن تصاویر با حرکت دوربین به حالت پیچ و تاب دار درمی آید. همان طور که ممکن است حدس زده باشzwj;zwj;ید، هرچه سرعت حرکت اجسام در دوربین بیشتر باشد تصاویر اغراق آمیزتر و مصنوعی تر خواهند شد.

جالب است بدانید که تمام شاتر های چرخشی به طور یکسان ساخته نمی شوند. بعضی از دوربین ها نتایج مصنوعی شاتر های چرخشی را بیشتر از دیگر دوربین ها به نمایش می گذارند. به طور کلی، هر چه قدر حسگر بزرگ تر و از رزولوشن بالاتری برخوردار باشد، پتانسیل بیشتری نیز برای شاتر های چرخشی وجود دارد؛ زیرا هر چه قدر منطقه ی حسگر بزرگ تر باشد، مدت زمان طولانی تری صرف بازخوانی آن سنسور خواهد شد. به عنوان مثال، دوربینکانن5D Mark IIکه تولید آن متوقف شده است، با حسگر فول فریم خود برای منحرف کردن خط های مستقیم در حرکت و ارائه فوتیج های دست ساز ناپایدار در حالتی ژلاتین مانند شهرت داشت. در طیف مخالف شاتر چرخشیARRI/Alexa Mini/Amiraقرار دارد که همه ی آن ها از یک انسداد سنسورALEV III CMOSاستفاده می کنند؛ اما شما برای پیدا کردن بخش های مصنوعی در تمامی آن ها باید بسیار سخت گیر باشید؛ مگر در شرایط بسیار خاص. حتی برخی از فیلم سازان اظهار داشته اند که دوربین هایی با شاتر چرخشی سریع تر قابلیت تصویر برداری زیباتری نسبت به دوربین هایی با گلوبال شاتر دارند.

با توجه به مطالبی که در بالا ذکر شد، چه دلیلی برایاستفاده از شاتر چرخشی وجود دارد؟ استفاده از یک شاتر چرخشی به جای گلوبال شاتر قدیمی در سنسور های CCD، در بسیاری از موارد باعث تیرگی و خرابی تصاویر می شود. اما نباید سریع قضاوت کرد. به طور کلی، اگر قرار باشد عملکرد دو حسگر معادل یکدیگر، یکی با گلوبال شاتر و دیگری با شاتر چرخشی، را به شکل سخت گیرانه ای مقایسه کنید، احتمالا خواهید دید که حسگر شاتر چرخشی نویز کمتر و محدوده ی پویا وسیع تری خواهد داشت و گرمای کمتری در تصاویر تولید می کند. در حال حاضر، یک حسگر گلوبال شاتر می تواند برای جبران این کمبود ها توسعه داده شود؛ اما هزینه های توسعه و ساخت یک حسگر با این قابلیت ها به طرز چشمگیری بالاتر خواهد بود. به طور خلاصه، حسگر های شاتر چرخشی قابلیت های عملکردی خوبی با قیمت پایین ارائه می دهند.

چگونه با تصاویر مصنوعی مقابله کنیم؟ آمادگی، کلید اصلی آن است. اگر محدودیت های دوربین خود را بشناسید، می توانید از خلق تصاویر مصنوعی اجتناب کنید، برای مثال از اجسامی که دوربین مورد نظر قابلیت عکس برداری از آن ها با کیفیت استاندارد ندارد دوری کنید. همچنین در برخی موارد تنظیمات دوربین در کاهش ثبت تصاویر مصنوعی تأثیر گذار است. برای عکاسی از اجسام در حال چرخش، سرعت پایین تر شاتر، چرخش را به اندازه ی کافی محو می کند و تأثیرات شاتر چرخشی را تا حدی از بین می برد. استفاده از لنز های ثابت یا انواع دیگری از تثبیت کننده های دوربین نظیر Steadicam یا MoVI نیز می تواند در کاهش اثرات مخرب شاتر چرخشی مفید باشند؛ اما حتی با در نظر گرفتن تمام این اقدامات محتاطانه نیز ممکن است با تصاویر مصنوعی در عکاسی مواجه شوید. در برخی مواقع، ممکن است قادر باشیدبرخی از مشکلات را پس از عکس برداری بر طرف کنید؛ اما در بیشتر موارد حذف معایب به جامانده از شاتر چرخشی در عکس گرفته شده تا حدودی غیر ممکن است.

آیا یک دوربین با شاتر چرخشی، ارزشخرید دارد؟ انتخاب برخی از قابلیت های اضافه در یک طرف و کاهش بخش های مصنوعی در طرف دیگر، برای بسیاری به هزینه برمی گردد. هرچقدر قیمت دوربین بالاتر می رود به همان میزان عملکرد و قبلیت های دوربین افزایش پیدا می کند؛ برای مثال دوربین های بالارده بخش های مصنوعی تصویر را کاهش داده اند و کیفیت تصاویر را در بالاترین حد ممکن نگه داشته اند. اما حتی زمانی که کاهش هزینه ضروری است، می توانید تصاویر شگفت انگیزی ثبت کنید؛ به ویژه هنگامی که دانش کافی از محدودیت های آن دارید.