了解快門是工業相機中一個重要組成部分,它的組成結構、形式及功能是衡量照相機檔次的一個重要因素。
常見的電子快門的方式有Globalshutter(全局快門)和rollingshutter(卷簾式快門)兩種,全局快門是通過整幅圖片在同一時間曝光實現的。
傳感器的所有像素點同時收集光線,同時曝光。當預設的曝光時間到了,傳感器停止收集光線,并將曝光圖像轉成電子圖像。
在這個過程中,并沒有實際意義上的快門存在。在曝光開始的時候,傳感器開始收集光線;在曝光結束的時候,光線收集電路被切斷,傳感器讀出值即為一副圖片。
而卷簾式快門與全局快門不同,它是通過控制芯片逐行曝光的方式實現的。卷簾式快門也沒有實際意義上的快門,
而是通過通斷電控制傳感器,使其不同部分在不同時間下對光的敏感度不同。
逐行進行曝光,直至所有像素點都被曝光。當然,所有的動作在很短的時間內完成,一般情況為1/48至1/60秒。需要注意的是,卷簾式快門采用的是逐行曝光的方式。假如物體或攝像頭在拍攝期間處于快速運動狀態,拍攝結果就可能出現“傾斜”、“搖擺不定”或“部分曝光”等任一種情況。
卷簾式快門是逐行順序曝光,所以不適合運動物體的拍攝。當采用全局快門方式曝光時,所有像素在同一時刻曝光,類似于將運動物體凍結了,所以適合拍攝快速運動的物體。
但是全局快門可能出現像糊現象。像糊現象出現與否取決于曝光時間的長短。假如曝光時間過長,且物體運動過快則會出現像糊;
假如曝光時間很短,類似于運動物體在瞬間被凍結了,則少有像糊。
一般來說,CCD工業相機是全局曝光,而CMOS工業相機既存在全局曝光又有卷簾曝光。
今天,主要帶大家詳細了解下全局曝光和卷簾曝光的區別。
全局曝光
工業相機全局曝光很容易理解,也就是說光圈打開后,整個芯片像元同時曝光。Sensor所有像素點同時收集光線,同時曝光。
即在曝光開始的時候,Sensor開始收集光線;在曝光結束的時候,光線收集電路被切斷。然后Sensor值讀出即為一幅照片。
因此,曝光時間與機械的開關速度有關。既然與機械運動相關,所以全局曝光存在理論上的非常小曝光的時間。
卷簾曝光
卷簾曝光:是CMOS開始曝光的時候,感光元件是從頭一行、第二行、第三行... 這樣按照順序進行光線感測,一直到整片感光組件從上到下每一行都曝光完成為止,也就是不同行像元的曝光時間不同。
此種曝光方式是當光圈打開后,還存在具有一定間隔的卷簾來控制傳感器的曝光時間。如下圖所示,卷簾的方式是從左到右的。
因此,曝光時間的長短完全取決于卷簾的開口大小與卷簾的運動速度。也就是說,卷簾運動得越快,卷簾間距越小,其傳感器的曝光時間越小。因此,卷簾曝光方式能夠具有更小的曝光時間。
但卷簾曝光整體曝光時間更長,另外就是在拍照的時候,假如左右工業相機有晃動,或者拍攝快速移動的物體,就會看到畫面上下曝光時間不同而導致的果凍現象。
如果被拍攝物體相對于相機高速運動時。用全局曝光方式拍攝,如果曝光時間過長,照片會產生像糊現象。像糊現象出現與否取決于曝光時間的長短,假如曝光時間很短,類似于運動物體在瞬間被凍結了,則少有像糊。
而用卷簾曝光方式拍攝,逐行掃描速度不夠,拍攝結果就可能出現"傾斜"、"搖擺不定"或"部分曝光"等任一種情況。這種卷簾曝光方式拍攝出現的現象,就定義為果凍效應。
工業相機卷簾運動的方式由下圖所示:卷簾在運動時,其卷簾開口的傳感器來能接受光。
兩者的優缺點
(1)全局曝光的優點是所有的像素點同時曝光。其缺點是曝光時間存在局限,存在機械非常小的曝光時間。全局曝光時間更短,這樣不僅能提升效率,也能根除影像果凍現象的問題。
(2)工業相機卷簾曝光的優點是具有更小的曝光時間。其缺點是由于逐行的是在不同時間進行曝光取像,如果圖像是運動的,則存在明顯的拖影。因此,卷簾曝光不適合拍攝運動的物體。
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原文標題:工業相機常見曝光方式:全局曝光和卷簾曝光
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