Forståelse af rullende lukker vs. global lukker

Jeg er sikker på, at alle, der er interesseret i kameraer, ikke er fremmede for lukkere. Lukkeren er en grundlæggende komponent i kameraet, der spiller en afgørende rolle i at bestemme kvaliteten og nøjagtigheden af det optagne billede, og det er vigtigt i både mekaniske og elektroniske kameraer.

Og da kamerasensorer i forskellige formater læser pixelsignaler på forskellige måder, kan de almindelige typer lukkere, vi ser, kategoriseres som: global lukker og rullende lukker. Lad os se nærmere på fordele og ulemper ved globale og rullende skodder.

RULLENDE VERSUS GLOBAL LUKKER

Hvad er Global Shutter?

Globale lukkere, der ofte bruges til at fange objekter i bevægelse, fungerer ved at tage et billede ved at eksponere alle pixels på sensoren på samme tid og aflæse alle pixels på én gang. Det betyder, at de billeder, der tages af kameraer ved hjælp af disse sensorer, tages på et enkelt tidspunkt, hvilket sikrer klare, uforvrængede billeder. Og fordi global lukker kræver mere komplekse og dyre sensordesign, bruges global lukker typisk på CCD- og EMCCD-kameraer og high-endCMOS-sensorer, der kan fungere for "fullframe"-billedbehandlingsenheder.

Derudover, selvom denne lukkertilstand ikke tager billeder uden tidsforsinkelse, er den relativt langsom at læse, især på CCD/EMCCD-kameraer med kun én analog-til-digital-konverter (ADC). Jo flere pixels på sensoren, jo langsommere er billedhastigheden. En global lukker reducerer også kameraets responshastighed. Derudover kan en global lukker resultere i øget læsestøj og en længere driftscyklus for kameraet.

Fordele ved Global Shutter

• Ingen bevægelsesartefakter: Globale lukkere eliminerer bevægelsesartefakter såsom skævhed, slingren og "jello-effekten", hvilket resulterer i mere nøjagtige og forvrængningsfrie billeder.
• Forbedret billedkvalitet: Fraværet af bevægelsesartefakter og forvrængninger fører til højere billedkvalitet, hvilket gør globale lukkere ideelle til professionel fotografering og video.
• Nøjagtig motion capture: Globale lukkere er velegnede til at fange motiver og scener i hurtig bevægelse med hurtig bevægelse, hvilket sikrer, at det optagne billede nøjagtigt repræsenterer scenen.

Ulemper ved Global Shutter

• Højere omkostninger: Globale lukkere er generelt dyrere at fremstille, hvilket gør dem mindre almindelige i forbrugerelektronik og mere udbredte i kameraer og udstyr af professionel kvalitet.
• Højere strømforbrug: Globale skodder bruger typisk mere strøm sammenlignet med rulleskodder, hvilket kan være en ulempe for batteridrevne enheder.
• Lavere opløsning og billedhastigheder: Globale skodder kan have lavere opløsninger og billedhastigheder sammenlignet med rullende skodder, hvilket begrænser deres brug i visse high-definition-applikationer.

Hvad er rulleskodder?

I modsætning til en global lukker læser en rullende lukker scenen vandret eller lodret ved at scanne den linje for linje, mens sensoren eksponerer pixels, og de læste data 'ruller' langs kameraets sensorrækker, deraf navnet rullende lukker. Det betyder også, at de billeder, der genereres af en rullende lukker, ikke er i samme tidsenhed, og der er en tidsforsinkelse i den, som kan føre til forvrængning, artefakter osv. i det resulterende billede.

Normalt vil en hurtig panorering af lukkeren resultere i et forvrænget billede. Toppen og bunden af billedet kan se ud til at være vippet eller strakt, mens midten forbliver den samme. Dette sker, når objekter bevæger sig hurtigt gennem rammen, hvilket får dem til at se strakte eller forvrængede ud.

Kameraer med rullende lukker er normalt billigere endglobale lukkerkameraerog er også meget udbredt i CMOS-sensorer (Complementary Metal Oxide Semiconductor), fordi de er omkostningseffektive og nemme at integrere i en række forskellige enheder.

Fordele ved rullende skodder

• Omkostningseffektiv: Rulleskodder er generelt billigere at fremstille, hvilket gør dem til et populært valg til forbrugerelektronik såsom smartphones og entry-level kameraer.
• Lavere strømforbrug: Rulleskodder bruger typisk mindre strøm sammenlignet med globale skodder, hvilket er gavnligt for batteridrevne enheder.
• Højere opløsning: Rullende skodder kan opnå højere opløsninger og billedhastigheder, hvilket gør dem velegnede til videooptagelse i høj opløsning.

Ulemper ved rullende lukker

• Bevægelse artefakter: En af de primære ulemper ved rullende lukkere er tilstedeværelsen af bevægelsesartefakter, såsom skævhed, slingren og "jello-effekten", som opstår ved optagelse af motiver i hurtig bevægelse eller under hurtige kamerabevægelser.
• Forvrængede billeder: Rullende lukkere kan producere forvrængede billeder, når du optager scener med hurtig bevægelse, hvilket fører til tab af billednøjagtighed.

Artefakter med rullende skodder

Tidligere nævnte vi ofte roll-up shutter-artefakterne. Når kameraet fotograferer, eller når vi flytter kameraet under billedoptagelse, er kameraet modtageligt for nogle billedartefakter, f.eksample, når du bruger lange eksponeringstider eller bevægelsessløring.

I tilfælde af en lukker kan yderligere artefakter introduceres, hvis prøven eller kamerabevægelsen sker i et lignende område som billedtiden. Hvis CMOS-billedtiden er 20 millisekunder, og prøven bevæger sig hen over billedet i løbet af den tid, kan der opstå "rullende lukkerartefakter". Afstanden, som prøven bevæger sig, er dog normalt lille, f.eks. et par pixels, og denne bevægelse fanges let på grund af den hurtige udlæsningshastighed for hver linje.

Forståelse af rullelukkerartefakter er afgørende for fotografer og videografer, der ønsker at producere billeder og video i høj kvalitet. Ved at identificere typen af forvrængning og implementere de relevante modforanstaltninger kan den visuelle kvalitet af dit arbejde forbedres betydeligt. Sinoseen tilbyder en bred vifte af kameramoduler, så der er et til dig.

Rullende lukker vs global lukker: Hvordan vælger man?

Når vi vælger, om det er rullende skodder vs global lukker, skal vi overveje alle aspekter sammen.

Krav til bevægelse:

Hvis du har brug for at fange objekter i hurtig bevægelse, eller kameraet bevæger sig hurtigt, er det bedst at bruge en global lukker for at undgå forvrængning. Til statiske scener eller slowmotion vil en rullende lukker være tilstrækkelig og spare penge.

Budget:

Hvis budgetbegrænsningerne er betydelige, tilbyder rulleskodder en mere omkostningseffektiv løsning. Men til professionelle eller højrisikoapplikationer, hvor billedintegritet er kritisk, kan en global lukker give mening.

Strømstyring:

For batteridrevet eller bærbart udstyr er valget af rulleskodde afgørende for strømeffektiviteten. En global lukker kan være bedre egnet til faste opsætninger, hvor strømforbruget er mindre kritisk.

Anvendelsesområder:

For forbrugerelektronik såsom smartphones og sportskameraer er roll-up lukkere almindelige på grund af deres omkostnings- og strømfordele. Til specialiserede områder som industriel inspektion, videnskabelig forskning og professionel videoproduktion kræves globale lukkere ofte for at opfylde høje standarder for billedkvalitet.

Resumé

I en nøddeskal bruger videnskabelige kameraer, der bruger elektroniske lukkere, typisk enten en global lukker, som primært bruges af CCD/EMCCD-kameraer, eller et roll-up lukkerformat, som bruges af det mere moderne CMOS-kameraformat. Valget skal træffes på baggrund af de specifikke krav i hver applikation. Globale lukkersensorer udmærker sig i applikationer, der kræver bevægelsesoptagelse i høj kvalitet og forvrængningsfri billeddannelse, i modsætning hertil kan rullelukkere give høje hastigheder på bekostning af yderligere artefakter, der for de fleste applikationer ikke forstyrrer brugen. SInoseen bestræber sig altid på at levere det bedst egnede kameramodul til sine kunder.