رولینگ شاتر در مقابل گلوبال شاتر؛ بهترین مکانیزم شاتر سنسور دوربین‌های عکاسی چیست؟
سنسورهای تصویربرداری CMOS بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی یک فیلم‌ساز دیجیتال را تشکیل می‌دهند که دلیل اصلی این مسئله، تغییرات اخیر از فناوری CCD به فناوری COMS در تولید حسگرهای تصویربرداری است. در بسیاری از جنبه‌ها حسگرهای تصویربرداری CMOS نسبت به حسگرهای CCD پیشرفت‌های چشمگیری رقم زده‌اند؛ 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 حسگرهای COMS ضروری نیست. شاید به نظر برسد همه‌ی حسگرهای CMOS دارای شاتر چرخشی هستند؛ اما قطعا این مورد درست نیست. سونی PMW-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 می‌کنند.
شاتر چرخشی چیست؟ برای کسانی که با این مفهوم آشنایی ندارند، شاتر چرخشی یک اصطلاح فنی است که به شیوه‌ی اسکن عکس‌ها توسط حسگر تصویربرداری اشاره دارد. اگر شاتر چرخشی در حسگر به کار رود، تصویر به‌صورت متوالی از یک طرف حسگر (معمولا بالای آن) به سمت دیگر، خط به خط اسکن می‌شود. بسیاری از حسگرهای CMOS از شاتر چرخشی استفاده می‌کنند. در مقابل، گلوبال شاتر به حسگر‌هایی اشاره دارد که کل فضای تصویر را به‌طور همزمان اسکن می‌کند. شمار بسیاری از حسگرهای CCD از گلوبال شاتر استفاده می‌کنند. رواج گسترده‌ی حسگرهای CMOS در دوربین‌های مدرن گواهی بر استفاده‌ی روبه‌رشد شاتر‌های چرخشی در ساخت فیلم‌هایی است که اخیرا تولید می‌شوند.
خوب است کمی با محدودیت‌هایی که شاتر چرخشی در تصاویر گرفته‌شده ایجاد می‌کند آشنا شوید. به‌طور کلی شاتر چرخشی کارآیی واقعی خود را در صحنه‌هایی با حرکت زیاد، حرکت دوربین، صحنه‌هایی که در آن اجسامی به‌سرعت در حال حرکت هستند و در بدترین حالت، لرزش دست عکاس نشان می‌دهد. بدترین حالت عکاسی زمانی است که اجسام در حال چرخش یا وسایل نقلیه با سرعت از مقابل فریم دوربین عبور می‌کنند و اضلاع مستقیم وسایل نقلیه‌ای که از جلوی قاب دوربین عبور می‌کنند در عکس به شکل خطوط کج نمایان می‌شوند. برای مثال، یک اتوبوس شهری مستطیل‌شکل در تصویر بیشتر شبیه به یک متوازی‌الاضلاع نمایان می‌شود. توصیف اجسام در حال چرخش در قاب دوربین کمی دشوار‌تر است؛ به این دلیل که الگو‌های خمیده و نامرتب عجیبی نمایان می‌شود. این موضوع هنگامی که پروانه‌های هواپیما در قاب دوربین پهپاد قرار می‌گیرد بیشتر قابل رؤیت است. فوتیج‌های دست‌ساز ناپایدار، به‌ویژه با فاصله‌های کانونی طولانی‌تر، ظاهری شبیه به ژلاتین به خود می‌گیرند که در آن تصاویر با حرکت دوربین به حالت پیچ و تاب‌دار درمی‌آید. همان‌طور که ممکن است حدس زده باشید، هرچه سرعت حرکت اجسام در دوربین بیشتر باشد تصاویر اغراق‌آمیزتر و مصنوعی‌تر خواهند شد.
جالب است بدانید که تمام شاتر‌های چرخشی به‌طور یکسان ساخته نمی‌شوند. بعضی از دوربین‌ها نتایج مصنوعی شاتر‌های چرخشی را بیشتر از دیگر دوربین‌ها به نمایش می‌گذارند. به‌طور کلی، هر چه قدر حسگر بزرگ‌تر و از رزولوشن بالاتری برخوردار باشد، پتانسیل بیشتری نیز برای شاتر‌های چرخشی وجود دارد؛ زیرا هر چه قدر منطقه‌ی حسگر بزرگ‌تر باشد، مدت‌زمان طولانی‌تری صرف بازخوانی آن سنسور خواهد شد. به‌عنوان مثال، دوربین کانن 5D Mark II که تولید آن متوقف شده است، با حسگر فول‌فریم خود برای منحرف کردن خط‌های مستقیم در حرکت و ارائه فوتیج‌های دست‌ساز ناپایدار در حالتی ژلاتین مانند شهرت داشت. در طیف مخالف شاتر چرخشی ARRI/Alexa Mini/Amira قرار دارد که همه‌ی آن‌ها از یک انسداد سنسور ALEV III CMOS استفاده می‌کنند؛ اما شما برای پیدا کردن بخش‌های مصنوعی در تمامی آن‌ها باید بسیار سخت‌گیر باشید؛ مگر در شرایط بسیار خاص. حتی برخی از فیلم‌سازان اظهار داشته‌اند که دوربین‌هایی با شاتر چرخشی سریع‌تر قابلیت تصویربرداری زیباتری نسبت به دوربین‌هایی با گلوبال شاتر دارند.
با توجه به مطالبی که در بالا ذکر شد، چه دلیلی برای استفاده از شاتر چرخشی وجود دارد؟ استفاده از یک شاتر چرخشی به‌جای گلوبال شاتر قدیمی در سنسورهای CCD، در بسیاری از موارد باعث تیرگی و خرابی تصاویر می‌شود. اما نباید سریع قضاوت کرد. به‌طور کلی، اگر قرار باشد عملکرد دو حسگر معادل یکدیگر، یکی با گلوبال شاتر و دیگری با شاتر چرخشی، را به شکل سخت‌گیرانه‌ای مقایسه کنید، احتمالا خواهید دید که حسگر شاتر چرخشی نویز کمتر و محدوده‌ی پویا وسیع‌تری خواهد داشت و گرمای کمتری در تصاویر تولید می‌کند. در حال حاضر، یک حسگر گلوبال شاتر می‌تواند برای جبران این کمبود‌ها توسعه داده شود؛ اما هزینه‌‌های توسعه و ساخت یک حسگر با این قابلیت‌ها به طرز چشمگیری بالاتر خواهد بود. به‌طور خلاصه، حسگرهای شاتر چرخشی قابلیت‌های عملکردی خوبی با قیمت پایین ارائه می‌دهند.
چگونه با تصاویر مصنوعی مقابله کنیم؟ آمادگی، کلید اصلی آن است. اگر محدودیت‌های دوربین خود را بشناسید، می‌توانید از خلق تصاویر مصنوعی اجتناب کنید، برای مثال از اجسامی که دوربین مورد نظر قابلیت عکس‌برداری از آن‌ها با کیفیت استاندارد ندارد دوری کنید. همچنین در برخی موارد تنظیمات دوربین در کاهش ثبت تصاویر مصنوعی تأثیر‌گذار است. برای عکاسی از اجسام در حال چرخش، سرعت پایین‌تر شاتر، چرخش را به اندازه‌ی کافی محو می‌کند و تأثیرات شاتر چرخشی را تا حدی از بین می‌برد. استفاده از لنز‌های ثابت یا انواع دیگری از تثبیت‌کننده‌های دوربین نظیر Steadicam یا MoVI نیز می‌تواند 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 عکس‌برداری بر‌طرف کنید؛ اما در بیشتر موارد حذف معایب به‌جامانده از شاتر چرخشی در عکس گرفته‌شده تا حدودی غیر ممکن است.
آیا یک دوربین با شاتر چرخشی، ارزش خرید دارد؟ انتخاب برخی از قابلیت‌های اضافه در یک طرف و کاهش بخش‌های مصنوعی در طرف دیگر، برای بسیاری به هزینه برمی‌گردد. هرچقدر قیمت دوربین بالاتر می‌رود به همان میزان عملکرد و قبلیت‌های دوربین افزایش پیدا می‌کند؛ برای مثال دوربین‌های بالارده بخش‌های مصنوعی تصویر را کاهش داده‌اند و کیفیت تصاویر را در بالاترین حد ممکن نگه داشته‌اند. اما حتی زمانی‌که کاهش هزینه ضروری است، می‌توانید تصاویر شگفت‌انگیزی ثبت کنید؛ به ویژه هنگامی که دانش کافی از محدودیت‌های آن دارید.