رولينگ شاتر در مقابل گلوبال شاتر؛ بهترين مكانيزم شاتر سنسور دوربين‌هاي عكاسي چيست؟
سنسورهاي تصويربرداري CMOS بخشي جدايي‌ناپذير از زندگي يك فيلم‌ساز ديجيتال را تشكيل مي‌دهند كه دليل اصلي اين مسئله، تغييرات اخير از فناوري CCD به فناوري COMS در توليد حسگرهاي تصويربرداري است. در بسياري از جنبه‌ها حسگرهاي تصويربرداري CMOS نسبت به حسگرهاي CCD پيشرفت‌هاي چشمگيري رقم زده‌اند؛ اما يكي از اثرات جانبي مشخص اين تغيير، ظهور محصولات مصنوعي رولينگ شاتر (Rolling Shutter) يا شاتر چرخشي است.
در اين مقاله قصد داريم به مطالعه اين موضوع بپردازيم: شاتر چرخشي براي حسگرهاي COMS ضروري نيست. شايد به انديشه متخصصين برسد همه‌ي حسگرهاي CMOS داراي شاتر چرخشي هستند؛ اما قطعا اين مورد درست نيست. سوني PMW-F55، دوربين Blackmagic Design Production 4K، USRA 4K، URSA Mini 4K و همچنين AJA CION ، همه از حسگرهاي CMOS با مدار گلوبال شاتر (Global Shutter) يا شاتر جهاني استفاده مي‌كنند.
شاتر چرخشي چيست؟ براي كساني كه با اين مفهوم آشنايي ندارند، شاتر چرخشي يك اصطلاح متخصص است كه به شيوه‌ي اسكن عكس‌ها توسط حسگر تصويربرداري اشاره دارد. اگر شاتر چرخشي در حسگر به كار رود، تصوير به‌صورت متوالي از يك طرف حسگر (معمولا بالاي آن) به سمت ديگر، خط به خط اسكن مي‌شود. بسياري از حسگرهاي CMOS از شاتر چرخشي استفاده مي‌كنند. در مقابل، گلوبال شاتر به حسگر‌هايي اشاره دارد كه كل فضاي تصوير را به‌طور همزمان اسكن مي‌كند. شمار بسياري از حسگرهاي CCD از گلوبال شاتر استفاده مي‌كنند. رواج گسترده‌ي حسگرهاي CMOS در دوربين‌هاي مدرن گواهي بر استفاده‌ي روبه‌رشد شاتر‌هاي چرخشي در ساخت فيلم‌هايي است كه اخيرا توليد مي‌شوند.
خوب است كمي با محدوديت‌هايي كه شاتر چرخشي در تصاوير گرفته‌شده ايجاد مي‌كند آشنا شويد. به‌طور كلي شاتر چرخشي كارآيي واقعي خود را در صحنه‌هايي با حركت زياد، حركت دوربين، صحنه‌هايي كه در آن اجسامي به‌سرعت در حال حركت هستند و در بدترين حالت، لرزش دست عكاس نشان مي‌دهد. بدترين حالت عكاسي زماني است كه اجسام در حال چرخش يا وسايل نقليه با سرعت از مقابل فريم دوربين عبور مي‌كنند و اضلاع مستقيم وسايل نقليه‌اي كه از جلوي قاب دوربين عبور مي‌كنند در عكس به شكل خطوط كج نمايان مي‌شوند. براي مثال، يك اتوبوس شهري مستطيل‌شكل در تصوير بيشتر شبيه به يك متوازي‌الاضلاع نمايان مي‌شود. توصيف اجسام در حال چرخش در قاب دوربين كمي دشوار‌تر است؛ به اين دليل كه الگو‌هاي خميده و نامرتب عجيبي نمايان مي‌شود. اين موضوع هنگامي كه پروانه‌هاي هواپيما در قاب دوربين پهپاد قرار مي‌گيرد بيشتر قابل رؤيت است. فوتيج‌هاي دست‌ساز ناپايدار، به‌ويژه با فاصله‌هاي كانوني طولاني‌تر، ظاهري شبيه به ژلاتين به خود مي‌گيرند كه در آن تصاوير با حركت دوربين به حالت پيچ و تاب‌دار درمي‌آيد. همان‌طور كه ممكن است حدس زده باشيد، هرچه سرعت حركت اجسام در دوربين بيشتر باشد تصاوير اغراق‌آميزتر و مصنوعي‌تر خواهند شد.
جالب است بدانيد كه تمام شاتر‌هاي چرخشي به‌طور يكسان ساخته نمي‌شوند. بعضي از دوربين‌ها نتايج مصنوعي شاتر‌هاي چرخشي را بيشتر از ديگر دوربين‌ها به نمايش مي‌گذارند. به‌طور كلي، هر چه قدر حسگر بزرگ‌تر و از رزولوشن بالاتري برخوردار باشد، پتانسيل بيشتري نيز براي شاتر‌هاي چرخشي وجود دارد؛ زيرا هر چه قدر منطقه‌ي حسگر بزرگ‌تر باشد، مدت‌زمان طولاني‌تري صرف بازخواني آن سنسور خواهد شد. به‌عنوان مثال، دوربين كانن 5D Mark II كه توليد آن متوقف شده است، با حسگر فول‌فريم خود براي منحرف كردن خط‌هاي مستقيم در حركت و ارائه فوتيج‌هاي دست‌ساز ناپايدار در حالتي ژلاتين مانند شهرت داشت. در طيف مخالف شاتر چرخشي ARRI/Alexa Mini/Amira قرار دارد كه همه‌ي آن‌ها از يك انسداد سنسور ALEV III CMOS استفاده مي‌كنند؛ اما شما براي پيدا كردن بخش‌هاي مصنوعي در تمامي آن‌ها بايد بسيار سخت‌گير باشيد؛ مگر در شرايط بسيار خاص. حتي برخي از فيلم‌سازان اظهار داشته‌اند كه دوربين‌هايي با شاتر چرخشي سريع‌تر قابليت تصويربرداري زيباتري نسبت به دوربين‌هايي با گلوبال شاتر دارند.
با توجه به مطالبي كه در بالا ذكر شد، چه دليلي براي استفاده از شاتر چرخشي وجود دارد؟ استفاده از يك شاتر چرخشي به‌جاي گلوبال شاتر قديمي در سنسورهاي CCD، در بسياري از موارد باعث تيرگي و خرابي تصاوير مي‌شود. اما نبايد سريع قضاوت كرد. به‌طور كلي، اگر قرار باشد عملكرد دو حسگر معادل يكديگر، يكي با گلوبال شاتر و ديگري با شاتر چرخشي، را به شكل سخت‌گيرانه‌اي مقايسه كنيد، احتمالا خواهيد ديد كه حسگر شاتر چرخشي نويز كمتر و محدوده‌ي پويا وسيع‌تري خواهد داشت و گرماي كمتري در تصاوير توليد مي‌كند. در حال حاضر، يك حسگر گلوبال شاتر مي‌تواند براي جبران اين كمبود‌ها توسعه داده شود؛ اما هزينه‌‌هاي توسعه و ساخت يك حسگر با اين قابليت‌ها به طرز چشمگيري بالاتر خواهد بود. به‌طور خلاصه، حسگرهاي شاتر چرخشي قابليت‌هاي عملكردي خوبي با ارزش پايين ارائه مي‌دهند.
چگونه با تصاوير مصنوعي مقابله كنيم؟ آمادگي، كليد اصلي آن است. اگر محدوديت‌هاي دوربين خود را بشناسيد، مي‌توانيد از خلق تصاوير مصنوعي اجتناب كنيد، براي مثال از اجسامي كه دوربين مورد انديشه متخصصين قابليت عكس‌برداري از آن‌ها با كيفيت استاندارد ندارد دوري كنيد. همچنين در برخي موارد تنظيمات دوربين در كاهش ثبت تصاوير مصنوعي تأثير‌گذار است. براي عكاسي از اجسام در حال چرخش، سرعت پايين‌تر شاتر، چرخش را به اندازه‌ي كافي محو مي‌كند و تأثيرات شاتر چرخشي را تا حدي از بين مي‌برد. استفاده از لنز‌هاي ثابت يا انواع ديگري از تثبيت‌كننده‌هاي دوربين نظير Steadicam يا MoVI نيز مي‌تواند در كاهش اثرات مخرب شاتر چرخشي مفيد باشند؛ اما حتي با در انديشه متخصصين گرفتن تمام اين اقدامات محتاطانه نيز ممكن است با تصاوير مصنوعي در عكاسي مواجه شويد. در برخي مواقع، ممكن است قادر باشيدبرخي از اشكالات را پس از عكس‌برداري بر‌طرف كنيد؛ اما در بيشتر موارد حذف معايب به‌جامانده از شاتر چرخشي در عكس گرفته‌شده تا حدودي غير ممكن است.
آيا يك دوربين با شاتر چرخشي، ارزش خريد دارد؟ انتخاب برخي از قابليت‌هاي اضافه در يك طرف و كاهش بخش‌هاي مصنوعي در طرف ديگر، براي بسياري به هزينه برمي‌گردد. هرچقدر ارزش دوربين بالاتر مي‌رود به همان ميزان عملكرد و قبليت‌هاي دوربين افزايش پيدا مي‌كند؛ براي مثال دوربين‌هاي بالارده بخش‌هاي مصنوعي تصوير را كاهش داده‌اند و كيفيت تصاوير را در بالاترين حد ممكن نگه داشته‌اند. اما حتي زماني‌كه كاهش هزينه ضروري است، مي‌توانيد تصاوير شگفت‌انگيزي ثبت كنيد؛ به ويژه هنگامي كه دانش كافي از محدوديت‌هاي آن داريد.
هم انديشي ها