פיגור תריס - Shutter lag

בצילום, פיגור התריס הוא העיכוב בזמן בין הפעלת התריס ועד שהתמונה מוקלטת. זו בעיה נפוצה בצילום של אובייקטים הנעים במהירות או אנשים בתנועה. הטווח הצר מתייחס רק להשפעות התריס, אך באופן רחב יותר מתייחס לכל הפער בין הזמן שלוחצים על כפתור ועד שהתמונה מוקלטת, כולל זמני מדידה ופיגור פוקוס.

מצלמות סרט (פילם)

במצלמות סרט, העיכוב נגרם על ידי המנגנון בתוך המצלמה שפותח את התריס, וחושף את הסרט. מכיוון שהתהליך הוא מכאני. העיכוב מורגש בעיקר לאנשי מקצוע. במצלמות SLR פיגור התריס גבוה יותר בשל הצורך להרים את המראה.

מצלמה דיגיטלית

פיגור התריס הוא הרבה יותר בעיה עם מצלמות דיגיטליות מאשר במצלמות פילם. במצלמות דיגיטליות, העיכוב בעיקר מדגימת נתונים מחיישן CCD למעגלים של המצלמה לעיבוד ואחסון. השיפורים האחרונים בטכנולוגיה, לעומת זאת, כגון מהירות, רוחב פס וצריכת חשמל של שבב מעבד וזיכרון, כמו גם טכנולוגיית CCD, הפכו פיגור תריס פחות בעיה. החל בשנת 2007, בעיית העיכוב הייתה בעיקר במצלמות דיגיטליות בדרגת איכות גבוהה שצריך להעביר ברוחב הפס יותר נתונים.במצלמות פחות איכותיות זמן הפיגור היה קטן יותר. עם המעבר לחיישני CMOS זמן הפיגור ירד עוד יותר, מאחר וחלק מהעיבוד נעשה על החיישן עצמו.


פיגור AE & AF

הרבה אנשים רואים פיגור התריס כזמן שנדרש למצלמה להגדיר את החשיפה ופוקוס אוטומטי, שהוא פיגור מסיבה אחרת, אבל אפקט דומה.

גורמים אלה של פיגור ניתן לבטל על ידי הגדרה מראש את החשיפה והפוקוס, או על ידי הגדרה ידנית. טרום חשיפה והתמקדות מראש אומר "באמצעות חשיפה ופוקוס אוטומטי , ולאחר מכן תיקון ההגדרות כך שהם לא משתנים", זה יכול להיות לעתים קרובות נעשה על ידי לחיצת חצי על לחצן התריס (ואז הצלמה באופן אוטומטי קובעת במהירות מיקוד  וחשיפה), או באמצעות שימוש במתג נפרד לנעילת AE /AF. טכניקות אלו יכולות להיות משולבות - אחד באופן ידני להגדיר את החשיפה ולאחר מכן להשתמש ב- AF נעול או להפך.

פיגורי תריס במצלמות שונות

Camera	Type	Shutter Lag ms
Nikon Coolpix L3	Digital Point and Shoot	1800
Nikon Coolpix S550	Digital Point and Shoot	590
Panasonic DMC Lumix FS20	Digital Point and Shoot	480
Canon PowerShot A590 IS	Digital Point and Shoot	350
Sony Cyber-shot DSC-W80	Advanced digital Point and Shoot	150
Pentax MZ-50	Amateur 35mm film SLR	120
Konica Minolta Maxxum 7D	Advanced amateur APS-C digital SLR with built-in image stabilization	117
Sony NEX-5	Amateur APS-C digital compact camera	115
Minolta Maxxum 9 (de)	Professional 35mm film SLR	90
Leica M8	Professional digital rangefinder	80
Leica M9	Professional full-frame digital rangefinder	80
Sony Alpha DSLR-A850	Professional full-frame digital SLR with built-in image stabilization	74
Sony Alpha DSLR-A900	Professional full-frame digital SLR with built-in image stabilization	72
Minolta XD-7	Amateur 35mm film SLR	60
Nikon D300s	Amateur APS-C digital SLR	53
Sony Alpha SLT-A77	Advanced amateur APS-C digital SLR-alike with built-in image stabilization and electronic 1st curtain	53
Canon EOS-1D Mark IV	Professional APS-H digital SLR	49
Nikon D3s	Professional full-frame digital SLR	43
Nikon D3x	Professional full-frame digital SLR	40
Canon EOS-1D Mark II	Professional APS-H digital SLR	40
Minolta XE-1	Amateur 35mm film SLR	38
Nikon F6	Professional 35mm film SLR	37
Sony Alpha NEX-5N	Amateur APS-C digital compact camera with electronic 1st curtain	22
Leica M3	Professional 35mm film rangefinder	16
Leica M7	Professional 35mm film rangefinder	12

טכנולוגיית חיישני CMOS ו- CCD

חיישן תמונה - הקדמה

כאשר מצלמים במצלמה, אור עובר דרך העדשה ומוסת על חיישן תמונה. חיישן התמונה מורכב מרכיבי תמונה, הנקראים פיקסלים, ה"רושמים" את כמות האור שפוגע בהם. הם ממירים את כמות האור למספר מתאים של אלקטרונים. ככל שהאור חזק יותר, יותר אלקטרונים יווצרו. האלקטרונים מומרים למתח חשמלי, ולאחר מכן מקודדים למספרים (ביטים) באמצעות ממיר (Analog to Digital ( A / D. האות המיוצג על ידי מספרים שמעובדים על ידי מעגלים אלקטרוניים בתוך המצלמה.

כיום, ישנן שתי טכנולוגיות עיקריות המשמשות לחיישן התמונה במצלמה:
 CCD -  Charge-coupled Device
 CMOS - Complementary Metal-oxide Semiconductor

איור 1 - חיישן CMOS (ימין) וחיישן CCD (שמאל)

סינון צבע

צבעים: ציאן, מגנטה, צהוב, אדום, כחול, ירוק, שחור

חיישני תמונה רושמים את כמות האור הפוגעת בהם מבהיר לכהה ללא צבעים. מאחר וחיישני ה-CMOS
ו- CCD הם "עיוורי צבעים", מסנן בחזית החיישן מאפשר לחיישן להקצות גווני צבע לכל פיקסל.
 קיימות שתי שיטות נפוצות לרישום הצבע RGB (אדום, ירוק וכחול) ו- CMYG (ציאן, מגנטה, צהוב, וירוק).
 אדום, ירוק והכחול הם צבעי היסוד שבשילובים שונים יכולים לייצר את רוב הצבעים הנראים לעין האנושית.

במערך Bayer, יש לסירוגין שורות של מסננים אדומים ירוקים, וכחולים ירוקים, נפוץ יותר במסנן צבע
RGB. ראה איור 2 (משמאל). מכיוון שהעין האנושית רגישה יותר לצבע ירוק מאשר לשני הצבעים האחרים, במערך Bayer יש פי שניים מסנני צבע ירוקים. זה גם אומר שעם במערך Bayer, העין האנושית יכולה לזהות יותר פרטים מאשר אם שלושת הצבעים היו בשימוש שווה במסנן.

איור 2 - מסנן צבע מערך Bayer  (משמאל) ומסנן צבע מערך CMYG (מימין)

דרך נוספת לסינון או רישום צבע היא להשתמש בצבעים המשלימים, ציאן, מגנטה, וצהוב. מסנני צבע  משולבים לעתים קרובות עם מסננים ירוקים כדי ליצור מערך צבע CMYG.
ראה תרשים 2 (מימין).מערכת CMYG כלל מציעה אותות פיקסל חזקים יותר כתוצאת מהספקטרום הרחב שלה. עם זאת, האותות חייבים להיות מומרים ל RGB (אדום ירוק כחול) מאחר וזה נמצא בשימוש בתמונה הסופית, והמרה נוספת גוררת עיבוד ורעש נוספים. התוצאה היא שהרווח הראשוני באות לרעש מופחת,  ומערך CMYG לעתים קרובות אינו טובה בהצגת צבעים באופן מדויק.
מערך הצבע CMYG משמש לעתים קרובות בחיישני CCD interlaced תמונה, ואילו מערכת RGB משמש בעיקר לחיישני תמונת סריקה מתקדמות.

טכנולוגיית CCD

בחיישן CCD, האור (מטען) שפוגע בפיקסלים של החיישן מועבר מהשבב דרך צומת פלט אחת או יותר. נמטענים מומרים לרמות מתח, נאגרים ברגיסטרים, ונשלחים כאותות אנלוגיים. אז אותות אלו מוגברים ומומרים למספרים (ביטים) באמצעות A/D (ממיר אנלוג לדיגיטל) ממיר מחוץ לחיישן, ראה איור 3. טכנולוגיית CCD פותחה במיוחד לשימוש במצלמות, וחיישני CCD שמשו במשך יותר מ 30 שנים (נכון ל- 2011). באופן מסורתי, לחיישני CCD יש כמה יתרונות בהשוואה לחיישני CMOS, כגון רגישות לאור טובה יותר ופחות רעש. בשנים האחרונות, עם זאת, הבדלים אלה נעלמו.

איור 3 - עבודת חיישן CCD

חסרונות חיישני CCD

חיישני CCD הם רכיבים אנלוגיים שדורשים יותר מעגלים אלקטרוניים מחוץ לחיישן, הם יקרים יותר לייצור, ויכולים לצרוך עד 100 פעמים יותר הספק מחיישני CMOS.צריכת החשמל המוגברת יכולה להוביל לתופעת  חום במצלמה,שמשפיעה לרעה על איכות תמונה, וגם מגדילה את העלות וההשפעה סביבתית של המוצר.

חיישני CCD דורשים גם קצב נתונים גבוה יותר, משום שכל הנתונים עוברים רק אחד מגבר פלט אחד, או כמה מגברי פלט.
השווה בין האיור 4 מראה חיישן CCD על PCB (מעגל מודפס - Printed Circuit Board) עם איור 5 המראה חיישןCMOS על PCB.

חיישן CCD על מעגל מודפס (PCB)

טכנולוגיית CMOS 

בתחילה חיישני CMOS רגילים שמשו למטרות הדמיה, איכות התמונה הייתה ירודה עקב הרגישות לאור הנחותה שלהם. חיישני CMOS מודרניים משתמשים בטכנולוגיה מקצועית יותר ואיכות ורגישות לאור של החיישנים גדלה במהירות בשנים האחרונות. 
לחיישני CMOS מספר יתרונות. בניגוד לחיישן CCD, חיישני CMOS משולבים מגברים וממירי A/D שמפחית את עלות המצלמה שכן החיישן מכיל את כל הלוגיקה הנדרשת ליצירת התמונה.
 
כל פיקסל CMOS מכיל אלקטרוניקת המרה. לעומת חיישני CCD, לחיישני CMOS יש אפשרויות טובות יותר לאינטגרציה ועוד פונקציות. עם זאת, תוספת זו של מעגלים בתוך השבב עלולה להוביל לסיכון של רעש מובנה יותר. לחיישני CMOS יש גם צריכת חשמל נמוכה, הם מהירים יותר, חסינות לרעש גבוהה יותר, ומימדים קטנים יותר.

אחור 5 - חיישן CMOS

איור 6 - חיישן CMOS במעגל מודפס

כיול חיישן CMOS בייצור, במידת הצורך, יכול להיות קשה יותר מכיול חיישן CCD. אולם התפתחות טכנולוגיה הפכה חיישני CMOS קלים יותר לכיול, וחלקם בימינו אף בכיול עצמי.

 אפשר לדגום פיקסלים בודדים ("חלון פיקסלים") מחיישן CMOS.
חלקים מאזור החיישן ניתן לדגימה, במקום חיישן האזור כולו בבת אחת. בדרך זו קצב דגימת הפריימים גבוה יותר ומועבר מחלק מצומצם של החיישן, וךזה מספר שימושים.







הבדלים עיקריים

חיישן CMOS משלב מגבר, וממיר A / D ולעתים קרובות מעגלים לעיבוד נוסף, ואילו במצלמה עם חיישן CCD, פונקציות רבות עיבוד אותות מבוצעות מחוץ לחיישן. לחיישני CMOS צריכת חשמל נמוכה יותר מאשר תמונת חיישני CCD, מה שאומר שהטמפרטורה בתוך המצלמה יכולה להישמר נמוכה. בעיות חום בחיישני CCD יכולות להגדיל את ההפרעה, אבל מצד השני, חיישני CMOS יכולים לסבול יותר מרעש מובנה.

חיישן CMOS מאפשר 'חלון פיקסלים' והזרמת ביטים (תמונת החלון) מהירה, שלא ניתן לבצע עם חיישן CD. בחיישן CCD בדרך כלל יש ממיר מתח (A/D) אחד לכל חיישן, ואילו חיישן CMOS יש אחד לכל פיקסל. דגימת התמונה בחיישן CMOS מהירה יותר והופכת אותו קל יותר לשימוש במגה פיקסלים רבים במצלמה.
התקדמות הטכנולוגיה האחרונה הקטינה משמעותית את ההבדל ברגישות לאור בין חיישן CCD וחיישן CMOS עבור מחיר נתון.