Introduktion
När du väljer kärnbildssensorn för en kameramodul, förutom att fokusera på upplösning, sensorstorlek och tekniktyp (såsom CMO), är slutartypen en avgörande beslutsfaktor. Det bestämmer direkt modulens prestanda när man fångar rörliga scener. Det finns två huvudtyper av elektroniska fönsterluckor: global slutare och rullande slutare.
Även om båda teknologierna kan kontrollera exponeringstiden för pixlar, finns det en väsentlig skillnad i tidpunkten för pixlarnas exponering för ljus när du fångar bilden. Att förstå skillnaden mellan den globala slutaren kontra rullande slutare, särskilt hur de påverkar rörliga bilder, är nyckeln till att välja enkameramodulför din specifika applikation. Den ena är inte helt bättre än den andra, och "vilken är bättre" beror helt på dina specifika behov.
Hur de fångar ljus annorlunda
Digitala bildsensorer simulerar slutarfunktionen för en traditionell kamera genom att elektroniskt styra tiden som pixlar samlar in ljus (dvs. exponeringstid). Det finns två huvudtyper, baserat på tidpunkten för pixelexponering och avläsning:
- Global slutare: I detta läge startar alla pixlar på sensorns och slutexponering samtidigt. Det fångar en fullständig frysram av scenen vid ett visst ögonblick. Artikel om vad är den globala slutaren?
- Rolling Shutter: Till skillnad från den globala slutaren, utför den rullande slutaren exponering och avläsning på ett rad-för-rad-skanningssätt. Raderna med pixlar på sensorn utsätts och avläsning från toppen till botten. Bildenas topp fångas före botten.
Det är denna skillnad i tidpunkten som leder till betydande skillnader i bildpresentation, särskilt när man hanterar snabb rörelse.
Global Shutter vs. Rolling Shutter: En direkt jämförelse
Låt oss ta en direkt titt på dessa två slutartyper och hur de påverkar bildfångst över några viktiga dimensioner:
| särdrag | Global slutare | Rullande slutare | Påverkan på bildfångst |
|---|---|---|---|
| Rörelseupptagning | Ingen rörelseförvrängning, kan tydligt och exakt fånga höghastighetsrörliga föremål | Kan producera rörelseförvrängning (jelloeffekt, lutning, partiell exponering etc.) | Bestämmer om snabba föremål kan fångas exakt och om bilden kommer att förvrängas på grund av rörelse |
| Exponeringstiming | Alla pixlar startar/stoppar exponering samtidigt | Pixlar Starta/stopp exponering rad för rad | Den globala slutaren fångar den omedelbara bilden; Den rullande slutaren fångar scenstatusen vid olika tidpunkter inom en tidsperiod. |
| Pixelstruktur | Mer komplex (kräver ytterligare kretsar för att låsa laddningen) | Relativt enkelt | Globala slutarpixlar är vanligtvis större eller har en något lägre fyllfaktor (för att rymma de extra kretsarna), vilket påverkar sensorstorlek och kostnad. |
| Tillverkningskostnad | Högre | Lägre | Påverkar direkt det slutliga priset på kameramoduler baserat på denna sensor |
| Läshastighet | Efter exponering låses avgifterna samtidigt och läser sedan snabbt (avläsningshastigheten orsakar inte direkt distorsion) | Exponering och avläsning överlappning/serialisera (avläsningshastighet är en av orsakerna till distorsion) | Bilderna som fångats av den globala slutaren synkroniseras i tid, och läshastigheten påverkar den övre gränsen för bildhastigheten; Läshastigheten för den rullande slutaren påverkar graden av distorsion och bildhastighet |
| Synkronitet | Lätt att synkronisera exakt med externa händelser (t.ex. trigger, strobe) eller multikamerasystem | Svårt att synkronisera noggrant, kan orsaka strejk med stroboskopiska ljuskällor | Viktigt för applikationer som kräver att flera kameror ska arbeta tillsammans eller vara exakt anpassade till externa ljuskällor/händelser |
Fördelar med den globala skytten
Kärnfördelen med att välja en global slutarmodul är dess utmärkta prestanda vid hantering av rörelse, vilket främst återspeglas i:
- Eliminera rörelseförvrängningsartiklar:Detta är den mest kritiska fördelen med den globala slutaren. Det undviker helt jelloeffekten, lutningen, partiell exponering och andra problem orsakade av den rullande slutaren, och bildkanterna och formerna kan förbli exakta oavsett om kameran rör sig snabbt eller fångar höghastighetsobjekt.
- Fånga exakt ögonblicket:Eftersom bilderna fångas samtidigt representerar bilddata det exakta tillståndet för scenen vid ett visst ögonblick. Detta är avgörande för applikationer som behöver extrahera exakt mätning, identifiering eller spåra information från bilden.
- Förenkla behandlingsflödet:Själva den fångade bilden är rörelsefri och nedströms bildbehandlingsalgoritmer (såsom mätning, identifiering och sömmar) kan direkt använda de ursprungliga bilddata utan komplexa distorsionskorrigeringssteg, vilket förbättrar systemeffektiviteten och noggrannheten.
- Lätt att synkronisera:Det är mycket lämpligt för applikationer som kräver exakt tidssynkronisering, såsom samarbetspositionering av system med flera kameror, exakt anpassning till robotarmrörelser eller detektionssignaler i industriproduktion etc.
artikelom vad är global shutte?
Fördelar med rullande slutare
Trots rörelseförvrängningsfrågan används fortfarande rullande slutarmoduler i stor utsträckning på grund av deras kostnads- och implementeringsfördelar:
- Lägre kostnad:Pixelkonstruktionen för rullande slutarsensorer är relativt enkel och tillverkningskostnaden är vanligtvis lägre än för globala slutarsensorer. Detta gör kameramoduler baserade på rullande slutare mer attraktiva i pris.
- Relativt enkel pixeldesign:Denna enkelhet kan ge fördelar i vissa aspekter, såsom det ljuskänsliga området (fyllfaktor) för rullande slutarpixlar kan vara större under samma tekniska förhållanden, vilket kan bidra till att förbättra känslighetens prestanda eller minska bruset (även om modern global slutare CMO har förbättrats kraftigt).
- Lämplig för icke-rörelsescener:I de fall din applikation huvudsakligen fångar stationära föremål är rörelsen mycket långsam, eller till och med liten rörelseförvrängning är acceptabel, rullande slutare är ett helt tillräckligt och mer kostnadseffektivt alternativ.
artikelom vad är rullande shutte?
Global Shutter vs. Rolling Shutter: Hur väljer jag?
Nyckeln till att besluta mellan den globala slutaren kontra rullande slutare är om din kameramodulapplikation innebär snabb rörelse och din tolerans för bildrörelseförvrängning. Valet kräver en utvärdering baserad på applikationskraven:
Analysera rörelsen i applikationsscenariot:
- Kommer ditt ämne att röra sig snabbt? Hur snabbt?
- Går din kameramodul själv snabbt eller vibrerar våldsamt när du skjuter?
- Behöver du mäta, identifiera eller hitta rörliga objekt exakt?
- Behöver ditt system exakt synkroniseras med höghastighets externa händelser (som triggersignaler, strobel-lampor)?
Bestäm om en global slutare behövs:
- Om svaret på någon av ovanstående frågor är ja, särskilt om din applikation kräver hög bildnoggrannhet i närvaro av rörelse, behöver du förmodligen en global slutarmodul. Förmågan hos en global slutare att eliminera rörelseförvrängning är avgörande för att säkerställa noggrannheten i bilddata och säkerställa att efterföljande algoritmer kan köras pålitligt. Även om det är dyrare är det en viktig investering för att säkerställa framgången för din ansökan.
- Typiska scenarier som kräver global slutare: maskinvisionskontroll av höghastighetsproduktionslinjer, registreringsskyltigenkänning, industriell mätning, AR/VR-rörelsespårning och system med flera kameror som kräver exakt synkronisering.
Bestäm om rullande slutare är tillräcklig:
- Om din applikation huvudsakligen fångar still eller långsamt rörande objekt, eller till och med liten rörelseförvrängning kan kompenseras i viss utsträckning av programvara utan att påverka framgången för det slutliga uppdraget, är rullande slutare vanligtvis ett mer kostnadseffektivt val.
- Typiska scenarier som är lämpliga för rullande slutare: Statisk övervakning, videokonferenser, dokumentskanning, allmän fotografering, kostnadskänsliga applikationer som inte involverar höghastighetsrörelse.
Väg kostnad och prestanda:
Välj bara en global slutarmodul och acceptera dess relativt högre kostnad efter att du är säker på att du behöver den distorsionsfria rörelsefångst och exakta synkroniseringsegenskaper som tillhandahålls av den globala slutaren. Om den rullande slutaren är tillräcklig för att tillgodose dina behov, dra fördel av sin kostnadsfördel. Under val av kameramodul, se till att noggrant granska modulens specifikationsblad för att klargöra sin slutartyp.artikelOm hur man väljer kameramodul för visionssystem.
Slutsats
I konkurrensen mellan global slutare och rullande slutare finns det ingen absolut "bättre" eller "värre", bara "mer lämplig". Med sina samtidiga fångstegenskaper är den globala slutaren ett idealiskt val för att eliminera rörelseförvrängning, uppnå exakt synkronisering och fånga höghastighetsstunder. Det är särskilt nödvändigt inom fält som maskinvision, trafikövervakning och industriell automatisering som kräver extremt hög bildnoggrannhet, trots dess relativt höga kostnad. Rolling Shutter är ett föredraget alternativ för många allmänna och konsumentapplikationer på grund av dess enkla struktur och låga kostnader, och dess goda prestanda när man fotograferar still eller långsam föremål.
Att förstå de grundläggande skillnaderna mellan dessa två slutarteknologier och deras inverkan på bilden, och baserat på ditt applikationsscenario: s krav på rörelsefångst och bildnoggrannhet, är nyckeln till att göra rätt kameramodulens slutarmens val. Utvärdera noggrant dina applikationskrav för att hitta den bästa synlösningen för dig.
Relaterade vanliga frågor
1. Kan programvara fixa rörelseförvrängningen orsakad av rullande slutare?
A.Till viss del, ja. Det finns mjukvarualgoritmer som försöker korrigera rörelseförvrängningen orsakad av rullande slutare genom att analysera rörelsen och tillämpa beräkningskompensation. Denna programvarukorrigering har emellertid begränsad effektivitet, särskilt när rörelsen är mycket snabb eller scenen är komplex, det är svårt att helt eliminera distorsionen och den ökar bearbetningslatens och beräkningsbörda. För applikationer som kräver hög precision och realtidsprestanda är den globala slutaren vanligtvis en mer pålitlig och effektiv lösning.
2. Har global slutare påverkar stillbilder?
A. När fotografering fortfarande objekt eller kameran är stillastående återspeglas inte rörelseförvrängningsfördelen med den globala slutaren. För närvarande är den största skillnaden mellan global slutare och rullande slutare i andra aspekter, såsom potentiell ljudnivå, fotosensitivitetseffektivitet eller kostnad. Globala slutarsensorer har ytterligare kretsar inom pixeln, vilket kan påverka deras fotosensitivitetsområde eller bruskontroll (även om modern teknik har förbättrat det kraftigt). Så för applikationer som bara tar stillbilder kommer att använda rullande slutare i allmänhet inte ha någon betydande negativ inverkan och kan vara billigare.
3. Vilka typer av sensorer använder vanligtvis global slutare?
A.Historiskt sett var CCD -sensorer globala fönsterluckor av naturen på grund av deras laddningsöverföringsmekanism. Tidiga CMOS -sensorer var mestadels rullande fönsterluckor. Men med utvecklingen av CMOS -tekniken har moderna CMOS -sensorer kunnat uppnå global slutarfunktionalitet genom mer komplexa pixeldesign, kallad Global Shutter CMO. Därför finns global slutarteknologi för närvarande huvudsakligen i CCD-sensorer (som blir mindre och mindre vanliga) och högpresterande CMOS-sensorer. Om du behöver en global slutare hittar du vanligtvis denna kommentar i specifikationerna för högpresterande CMOS-sensorer.
One-stop kameramodulanpassningslösning
Skicka oss dina krav för kameramoduler så anpassar vi den bästa lösningen för dig. Med våra premiumlösningar kan du förbättra dina produkter, engagera dina kunder och öppna nya möjligheter för tillväxt och framgång för inbäddade visionsapplikationer.
