Wat is een global shutter sensor?

Je zou kunnen denken dat een global shutter iets te maken heeft met de sluiter (shutter, in het Engels) van de Sony A9 III . Maar dat is niet zo. De term verwijst naar de CMOS-sensor in de camera.

Typisch voor een ‘global shutter’ CMOS-sensor is dat elke pixel op de sensor simultaan wordt uitgelezen. Het beeld dat door de lens op de sensor valt, wordt dus in één keer vastgelegd. Dat is anders dan bij een ‘rolling shutter’ CMOS-sensor, het type dat vandaag courant is in systeem- en spiegelreflexcamera’s.

Hoe werkt rolling shutter?

Bij een rolling shutter sensor worden de pixels op de sensor rij per rij uitgelezen. Eerst de bovenste rij pixels, dan de tweede, dan de derde, enzovoort tot aan de onderste rij pixels. De sensors van een 24 megapixelsensor zitten in 4.000 rijen (van elk 6.000 pixels) die dus elk apart worden uitgelezen. Ook al gaat dat uitlezen razendsnel, er zit altijd een zekere vertraging tussen het moment waarop de bovenste en onderste rijen pixels worden uitgelezen.

Die vertraging is verantwoordelijk voor een storend effect dat kan optreden bij een rolling shutter sensor. Stel je voor dat je een rechthoek fotografeert die snel van links naar rechts beweegt; de camera zelf hou je stil. Zoals hierboven uitgelegd leest een rolling shutter sensor leest eerst de bovenste rij pixels uit, en dan steeds de volgende. Tegen dat elke volgende lijn wordt uitgelezen, heeft de rechthoek een (kleine) afstand afgelegd. Elke volgende lijn registreert de rechthoek dus op een andere positie. Het gevolg is dat je op je foto geen rechthoek ziet, maar een parallellogram met zijden die diagonaal in plaats van loodrecht lopen. Een bekend voorbeeld van dat ‘rolling shutter sensor’ optreedt is wanneer je de propeller van een vliegtuig fotografeert: de propellerbladen lopen dan niet recht maar zijn krom. Ook in natuurfotografie kan dat een probleem zijn; zoek maar eens op afbeeldingen van ‘hummingbird rolling shutter’ om mooie voorbeelden te vinden van kolibries met kromme vleugels.

Voordelen van global shutter

Een global shutter heeft geen last van dat effect. Alle pixels op de beeldsensor worden gelijktijdig uitgelezen, zonder enige vervorming. Dat is dus een enorm voordeel als je snel bewegende onderwerpen fotografeert, of wanneer je de camera zelf beweegt tijdens de opname (denk aan panning). Nog een voordeel is dat je bij elke sluitertijd flitslicht kunt gebruiken; je bent niet meer beperkt door de flitssynchronisatiesnelheid van de camera.

Een global shutter heeft dus veel voordelen voor fotografie en video, maar er zijn ook nadelen. Een global shutter sensor verbruikt meer stroom en produceert meer warmte dan een rolling shutter sensor. Daardoor kan er meer ruis optreden. De sensor moet gegevens ook zeer snel kunnen doorsturen, waardoor hij complexer en dus duurder is. Daarom waren global shutter sensoren tot voor kort alleen te vinden in professionele en industriële camera’s.