Bij een digitaal fototoestel kan men verschillende sluitersystemen toepassen: de mechanische sluiter (die ook gebruikt werd bij filmfotografie), de (normale) electronische sluiter en de zogenaamde "global shutter". Maar vooraller we de nieuwe (2023) globale sluiter uitleggen, moeten we de andere types sluiters ook bespreken.
Mechanische sluiter
De mechanische sluiter werd toegepast in de filmtoestellen om de duur van de belichting in te stellen. Bij spiegelreflexen gebruikt men doorgaans een gordjnsluiter of focal plane shutter. De laatste naam geeft aan dat de sluiter zo dicht mogelijk tegen de film geplaatst wordt.De gordijnsluiter werkt zoals twee gordijnen: de ene gaat open en licht valt op de film, dan gaat de tweede gordijn dicht en de belichting wordt stopgezet. Aangezien beide gordijnen aan dezelfde snelheid bewegen is ieder stuk van de film even lang belicht. De werking en de eigenaardigheden van de mechanische sluiter worden duidelijk uitgelegd op deze pagina.
Omdat het moeilijk was een electronische sluiter in de fotosensor van een digitaal fototoestel in te bouwen hadden in het begin alle digitale fototoestellen een mechanische sluiter. Dit is vooral het geval bij spiegelreflexen, waarvan verwacht wordt dat ze een beter beeld geven. De electronica om een electronische sluiter in te bouwen verslechtert de eigenschappen van de sensor (meer ruis, lagere dynamiek,...).
Het is pas heel recent dat men digitale fototoestellen op de markt heeft gebracht met een electronische sluiter, meestal is de overgang gebeurt bij het overgaan van een optische zoeker (spiegelreflex) naar een electronische zoeker. Bij Canon was dat bij de overgang van de EF mount naar de RF mount. Sommige toestellen zoals de Canon R5 hebben zowel een mechanische sluiter als een electronische sluiter en kan men kiezen welke sluiter toegepast moet worden.
|
Afbeelding 1 De mechanische sluiter zijn de twee orange gordijnen die aan dezelfde snelheid bewegen en licht doorlaten naar de filmemulsie of sensor. De sluitertijd is in dit voorbeeld zo kort dat het tweede gordijn reeds sluit als het eerste gordijn de sensor nog niet volledig vrijgegeven heeft. |
Bij een korte sluitertijd is de sensor nooit volledig vrijgegeven. Doorgaans is dit bij een sluitersnelheid van meer dan 1/250 bij moderne toestellen. In dit geval, als een gewone flitser gebruikt wordt, dan kan de lichtflits nooit de volledige sensor raken, daarom moet men speciale flitsers gebruiken, de zogenaamde focal plane flitsers, die constant lichtpulsen geven tijdens de volledige duur van de beweging van de gordijnen.
Electronische sluiter
Bij de electronische sluiter wordt de sensor zelf in- en uitgeschakeld. De klassieke electronische sluiters hebben een nadeel, namelijk dat ze lijn per lijn uitgelezen worden (dit is ook het einde van de belichtingstijd voor de pixels op deze lijn).De sensor kan in theorie in één keer ingeschakeld worden, maar het uitschakelen moet lijn per lijn gebeuren, want het moet noodzakelijk gebeuren bij de uitlezing. Om een verschil in belichting te voorkomen wordt dan ook de sensor lijn per lijn ingeschakeld zodat iedere pixel eenzelfde belichtingstijd heeft.
|
Afbeelding 2 De electronische sluiter heeft hetzelfde effekt als de mechanische sluiter: bij een snelle sluitertijd is er slechts een deel van de sensor aktief op een gegeven tijdstip. Deze electronische sluiter wordt "rolling shutter" genoemd. |
Het effekt van deze uitlezing is vergelijkbaar met de werking van een mechanische sluiter, waarbij een deel van het beeld later belicht wordt. De bovenkant van de sensor ziet de wereld op een ander tijdstip dan de onderkant van de sensor. Het effekt dat men bekomt heet rolling shutter. Dit effekt is ook aanwezig bij een mechanische sluiter, maar met een dergelijke sluiter kan het effekt nooit weggewerkt worden, of men zou een onmogelijk snelle beweging van de gordijnen moeten hebben.
Gedurende een lange tijd was het niet mogelijk dit effect weg te werken. Het effekt is vooral storend bij video-opnames, een voorbeeld van beeldvervorming is het beeld dat schuin gaat bij het pannen, maar is eigenlijk al zichtbaar bij alle beelden met relatief snelle overgangen.
Global shutter
|
Afbeelding 3 Bij de global shutter wordt de sensor in één keer volledig aktief gemaakt en dan in één keer weer uitgeschakeld. |
Ondertussen is Sony erin geslaagd en sensor te bouwen die in één keer in- en uitgeschakeld kan worden. Op het einde van de belichting wordt de belichtingsinformatie (electrische lading) van alle pixels in één keer naar een geheugenbank verplaatst, waar het dan lijn per lijn uitgelezen kan worden.
Een global shutter is enkel mogelijk met een stacked sensor (gelaagde sensor), waarbij onder de gevoelige pixels een geheugenbank voorzien is.
Maar dergelijke sensoren zijn minder goed voor normale fotografie: ze hebben een beperktere dynamiek door de beperkte capaciteit van de geheugencellen -full well capacity- en produceren meer ruis. Door de beperkte full well capacity zijn de pixels sneller gesatureerd en worden overstuurd. Door minder te belichten (door te doen alsof de sensor gevoeliger is) is er minder kans dat de geheugenbank overstuurd wordt, maar er is ook meer ruis in beeld. De basisgevoeligheid van de sensor is dan ook 250ISO.
Omdat de sensor volledig ingeschakeld is op een bepaald moment kunne normale flitsres gebruikt worden bij alle sluitertijden. Bij een portret met tegenlicht en ondergaande zon kan men een korte sluitertijd gebruiken om de achtergrond voldoende donker te maken, terwijl de flitser de persoon belicht. De flitspuls is doorgaans zeer kort, minder dan 1/1000 van een seconde.
De global shutter is dus vooral aangewezen bij video-opnames (waar het effekt van de rolling shutter als zeer storend ervaren wordt) en bij bepaalde takken van de sportfotografie. Maar in het algemeen geeft een normale mechanische of electronische sluiter veel betere resultaten. Bij landschappen en portrets, waar de fijne details en nuances correct weergegeven moeten worden is een klassieke sluiter aangewezen.
De global shutter wordt al langer gebruikt bij verschillende processbesturingen, waar een computer snel beelden moet kunnen analyseren (identificatie van goederen op een snel bewegende transportband). Het is belangrijk dat het onderdeel zo snel mogelijk geidentificeerd, daarom moet bewegingsonscherpte en rolling shutter vermeden worden. De beeldkwaliteit is van minder belang.
De globale sluiter
