az egész onnan indult, hogy figyelmes lettem egy apró, de annál meghatározóbb különbségre: mivel lassanként tervezek egy nikon d90-beszerzést, gyakran össze-összehasonlítgatom a meglevő d40-emmel, ami ugyan már régi, bizonyos dolgokban kezdetleges gép, mégis rendesen megállja a helyét még ma is nagyon sok dologban.

az egyik furcsa adat az volt, hogy míg a d40-es vakuszinkronja 1/500 mp-ig is elmehet, a d90 ezt 1/200-ban maximalizálja. nohát, egy fejlettebb, újabb gép hogyhogy egy bizonyos helyzetekben fontos dologban kevesebbet tud?

némi utánaolvasással kiderült, hogy ez bizony a ccd vs. cmos technológia miatt van így. a d40 szenzora még ccd, aminek az egyik előnye, hogy mivel aktív eszköz, ezért elektronikus zárként is tud funkcionálni, vagyis ahelyett, hogy a mechanikus zárszerkezet redőnyét használná a fény bejutásának szabályozására, egyszerűen ki-be tudja kapcsolni a fényérzékenységét. a cmos érzékelők viszont ebből a szempontból passzív egységek, ha fény éri, reagál rá. (a lényeg, hogy a ccd önmagában tárol 
töltést, és a beeső fény ezt változtatja meg, és az így bejött adatot önmaga "küldi el" a szenzor/feldolgozó egység határáig, míg a cmos nem tárol töltést, azt egy másik, aktív egységgel kell kiolvasni.)

a legtöbb, statikus fotózási szempontból fontos paraméterek szintjén a ccd érzékelők felett eljárt az idő; a legfontosabb szempont az érzékenység, amiben sajnos a ccd-k nem tudnak versenyezni a cmos-okkal, a legjobb példa erre, ha összehasonlítjuk a d40 1600-as iso beállítású képét a d90 iso 1600-ával: a d90en sokkal kevésbé zajos a kép. a ccd-nek ezek kívül volt egy igen kellemetlen tulajdonsága is: túl erős direkt fény esetén hajlamos volt a blooming vagy smearing nevű jelenségre, ami azt jelenti, hogy az erős fényforrás a kép más részein is nyomot hagy, csíkként vagy nagy területű beégésként. a cmos nem szenved ebben sem.

a nagy probléma viszont, hogy a cmos nem tud elektronikus zárként működni, tehát valami más módszerrel kell kontrollálni a bejutó fényt. erre per pillanat csak a mechanikus/elektromechanikus zárszerkezetek képesek (legjobb tudomásom szerint még nem találták fel a kereskedelmi forgalomban is elérhető árú és gyorsaságú, elektronikusan változtatható, és azonnal az egész képterületen érvényes teljesen átlátszó/teljesen blokkoló tulajdonságú felületet -- bár nagyon sok problémára megoldást adna, és ha még változtatható erejű is lenne az elsötétedés, akkor szükségtelenné tenné az neutrális denzitású szűrők használatát).

mechanikus zárból van leaf (levél-) és írisz-alapú (ezek tipikusan közvetlenül az objektív mögött helyezkednek el, mivel kis méretűek, és pont akkor tudják megszakítani a fény útját, amikor az a legszorosabb nyalábként van jelen, tehát kis méretben, olcsón és precízen működtethetőek); forgótárcsás/tükrös (ezt használják a mozgóképes filmkamerákban és a DLP alapú projektorokban); végül az általunk oly ismert redőnyzáras megoldás, ami tipikusan a film/érzékelő síkjában van, és az egész felületet takarja. most ez utóbbi lesz az érdekes, mivel ez van a dslr-ekben is.

ez a fajta redőnyzár, az iszonyatosan drága modellektől eltekintve, tipikusan egy bizonyos zársebességig képes azt a működési módot hozni, hogy az első redőny lemegy, teljesen a fény elé tárva a filmet/szenzort, majd egy bizonyos idő múlva az elsőt követi a második redőny, ami lezárja a fény útját, majd mindkét redőny visszatér a kiinduló pozícióba. ha ezen a zársebességen túllépünk, akkor már csak úgy tud megfelelően kevés fényt beengedni a zárszerkezet, hogy a második redőnyt már akkor elkezdi az első után küldeni, amikor az még nem ért le, így tulajdonképpen a fény mindig csak egy kis résen jut be. ezt hívják rolling shutternek.

az esetek többségében ez megfelelő is, azonban ha hirtelen oldalra mozdul a kamera, a függőleges vonalak elcsúszhatnak; ha függőlegesen mozdul a kamera, akkor a vele megegyező irányban függőlegesen mozgó dolgok pedig megnyúlhatnak. arról nem is beszélve, hogy ha így próbálnánk vakuzni, akkor a kép egyes részein lenne vakufény, a többi részén meg nem. ezért is van az, hogy cmos érzékelők esetén a vakuszinkron teteje az a záridő, amikor a redőny rolling shutter nélkül tud még dolgozni.

videórögzítésnél persze más a helyzet. ha ott a mechanikus zárat alkalmaznánk a rögzítésre, akkor rettentő hamar felélnénk a zárat (pl. egy öt perces videó 24 fps-el 7200 ciklust jelentene, ez pl. a d90nél, amit 100.000 ciklusra hitelesítettek, az élettartam 1/14 része. 14 öt perces videó után vihetnénk szervízbe a gépet). ezért itt szimulálják a csíkként mozgó redőnyzárat, mégpedig úgy, hogy egyszerre csak x sort olvasnak ki a képből, miközben a cmos érzékelőt folyamatosan éri a fény. ez okozhat kellemetlen fényszivárgásokat is, de a legnagyobb probléma mégis a rolling shutter elve miatti okozta dőlés vagy "lötyögés" lesz, arról nem is szólva, hogy az érzékelő túlmelegedhet.

a másik gond az, hogy a jelenlegi képfeldolgozó rendszerek a dslr szegmensben egyszerűen nem rendelkeznek akkora sebességgel, hogy azonnali, egymenetes képolvasásra lennének képesek (ekkor eltűnne a virtuális rolling shutter miatti probléma is, maximum a szenzor túltöltődése okozna problémát a folyamatos beeső fény miatt). és ha az olvasás sebességét sikerülne is szinte azonnalivá tenni, még ott marad a leméretezés kérdése (a jelenlegi aps-c méretű szenzorok egyszerűen túl nagyok - a profi videós világban tipikusan 2/3" méretű érzékelők működnek, amik natívan tudják hozni a full-hd felbontást, viszont az aps-c méretének csak a töredékei), és a megfelelő formátumba tömörítés kérdése.

marad tehát a rolling shutter szimulálása.

a (nem is annyira) meglepő dolog az, hogy a dslr-es videózás királyaként emlegetett canonok ugyanúgy szenvednek ettől a jelenségtől, mint a többször is elátkozott nikonok. amiben jelentős előnyben van a canon, az egyrészt a full hd (1920x1080) felbontás támogatása, másrészt a nikon több dolgot is elhibázott: az iso automatikus állítgatása a beeső fény mennyiségétől függően (ha cpu kontaktos az objektív, és nem kapcsoltuk be az exposure lock-ot a filmfelvétel előtt), a záridő kontrollálhatatlansága, bizonyos rekeszek elérhetetlensége G típusú objektíveknél... stb. itt ( http://www.dvxuser.com/V6/showthread.php?t=146661 ) egy elég jó leírást lehet arról olvasni, hogy hogyan lehet "megszelidíteni" a túl önálló életet élő d90-t, de a lényeg úgyis az lesz, hogy használjunk teljesen manuális, nem cpu-kontaktos objektíveket.

rakjuk még emellé a teljesen használhatatlan sd felbontási módokat, a 720p mód elmosódott, műtermékekkel teli m-jpeg minőségét, a rossz leméretező algoritmusokat (amik recés éleket, elmosódásokat okoznak), és máris egyértelmű, hogy miért a canon uralja jelenleg a piacot. ami dühítő, hogy a problémák legnagyobb része szoftveres (firmware) eredetű, és csak kis részben hardveres (nem megfelelő teljesítményű beépített processzor a filmes adatfeldolgozásra).

hogy lehetne megoldani viszont a legnagyobb problémát, a rolling shutter miatti "eldőlő" függőleges felületeket?

a legkézenfekvőbb lehetőségnek az tűnik, hogy ha megszüntetni nem is tudjuk, de megpróbáljuk csökkenteni a "bedőlést". mivel lehetne ezt? ha a záridőt (mert azért videózás közben is létezik záridő, csak másképpen működik) kellően alacsonyra vennénk, kevesebb "ideje" lenne elmozogni az adott soroknak egymáshoz képest. azonban ez azzal is járna, hogy bármilyen mozgás a videóban darabossá, szaggatottá válna, a fényhiányról már nem is beszélve. ahogy itt ( http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_disc_shutter ) is olvasható, a filmfelvétel esetén a rövidebb záridő szaggatott mozgást, viszont a mozgási elmosódás (motion blur) minimalizálását is hozza magával (erre jó példák az utóbbi idők ridley scott filmjeiben az akciójelenetek), nagyobb záridő normális mozgást, még nagyobb záridő pedig erős mozgásos elmosódottságot okoz. szóval a záridőt nem állíthatjuk a "bedőlés" megszüntetésének szolgálatába, mert az komoly hatással van a mozgások minőségére, és a felhasználható fény mennyiségére is.

innentől viszont sajnos már csak elméleti síkon tudunk mozogni.

az egyik lehetőség lenne a cikk elején említett elektronikus, gyors felület, ami mechanika nélkül tudna, tisztán elektromos hatásra, megfelelő sebességgel átlátszatlanná/átlátszóvá válni; és ezzel kombinálva a megfelelő nagy teljesítményű, instant szenzorkiolvasási képességet lehetővé tevő feldolgozóáramkör. amint valaki képes egy ilyet megvalósítani, és megfizethető áron forgalmazni, hirtelen nagyon sok 
probléma megoldódna: a vakuszinkron sokkal magasabb sebességgel mehetne, a zárás sokkal megbízhatóbb és tartósabb lenne, és megfelelő feldolgozási sebesség mellett a cmos sem kapna túl sok fényt, és a rolling shutter is megszűnne az azonnali kiolvasás miatt.

a másik lehetőség, hogy csak a szenzor egy részét használnánk a full-hd képalkotásra, és egy relatíve olcsó gyorsulásmérővel és egy gimballal megtoldva a kamera mérné a vízszintes mozgás mértékét, és egyszerűen eltolná az adott videósor kezdetét az érzékelőn (hiszen bőven lenne még hely a kisebb felbontás mellett az aps-c méretű érzékelőn), vagyis, a kamera kompenzálná a mozgás miatt fellépő torzulást. egyúttal máris nem kellene erőforrást pazarolni a kép leméretezésére. csakhogy mit hozna ez magával? brutális felszorzást az objektívek fókusztávjában, vagyis minden objektív minimum erős teleobjektívként kezdene viselkedni. erre esetleg be lehetne rakni az objektív és a kamera közé egy toldótagot, ami viszont a megfelelő optikai tulajdonságú korrekciós lencsével, ami nem vesz le túl sok fényerőt, csillagászati áron lenne csak kivitelezhető. sajnos emiatt ez sem járható út.

a szoftveres korrekcióra egy egyetemi kísérlet keretében (http://mpac.ee.ntu.edu.tw/Exhibition/rolling-shutter.php) próbáltak megoldást találni, ami a képen elmozduló elemek alapján próbált relatív mozgási távolságot érzékelni, és automatikusan egy megfelelő bézier-görbét használva "kiegyenesíteni" a képet. az eredmény magáért beszél (rémes).

megoldás lehetne még visszatérni a ccd-khez (mint ahogy sok mai ipari kamera is ccd-t használ). más problémák viszont visszatérnének: magas fogyasztás, erősen melegedő alkatrész, kevés fénynél rossz képminőség. ez viszont az állóképes fényképezést vetné vissza, ami ugye egy dslr esetében röhejes lenne.

ezek után nem túl vidám a helyzet, de azért reméljük, az okos emberek valahogy megoldják a problémákat. a nikon kezdhetné azzal, hogy helyrehozza a szoftveres és kezelési baklövéseket, amiket a gen2 kameráiban csinált a videórögzítés terén, esetleg egy nagyobb teljesítményű expeed processzorral. a photokinán állítólag bejelentik a d90 utódját, és az biztos, hogy a videófelvételi képességei is jelentősen bele fognak játszani a modell sikerességébe. így legalább a canonnal egy szintre kerülhetne a nikon, ami a videófelvételt illeti.

sok mindent innen vettem:
http://dvxuser.com/jason/CMOS-CCD/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter
http://en.wikipedia.org/wiki/Shutter_(photography)
http://www.ptgrey.com/support/kb/index.asp?a=4&q=115