ローリングシャッターとグローバルシャッターの理解

カメラに興味のある人なら誰でも、シャッターに馴染みがあると思います。シャッターは、撮影した画像の品質と精度を決定する上で重要な役割を果たすカメラの基本的なコンポーネントであり、機械式カメラと電子式カメラの両方に不可欠です。

また、さまざまな形式のカメラセンサーがさまざまな方法でピクセル信号を読み取るため、私たちが目にする一般的なタイプのシャッターは、グローバルシャッターとローリングシャッターに分類できます。グローバルシャッターとローリングシャッターの長所と短所を詳しく見てみましょう。

ローリングシャッターとグローバルシャッター

グローバルシャッターとは?

グローバルシャッターは、動く物体を撮影するためによく使用され、センサー上のすべてのピクセルを同時に露光し、すべてのピクセルを一度に読み出すことで画像をキャプチャすることで機能します。これは、これらのセンサーを使用してカメラでキャプチャされた画像が1つの時点で取得され、鮮明で歪みのない画像が保証されることを意味します。また、グローバルシャッターはより複雑で高価なセンサー設計を必要とするため、グローバルシャッターは通常、CCDおよびEMCCDカメラやハイエンドで使用されますCMOSセンサー「フルフレーム」イメージングデバイス用に動作できます。

さらに、このシャッターモードではタイムラグなしで画像をキャプチャすることはできませんが、特にアナログ-デジタルコンバーター(ADC)が1つしかないCCD/EMCCDカメラでは、読み取りが比較的遅くなります。センサーのピクセル数が多いほど、フレームレートは遅くなります。グローバルシャッターは、カメラの応答速度も低下させます。さらに、グローバルシャッターにより、読み取りノイズが増加し、カメラのデューティサイクルが長くなる可能性があります。

グローバルシャッターの利点

• モーションアーチファクトなし: グローバルシャッターは、ゆがみ、ぐらつき、「ゼリー効果」などのモーションアーティファクトを排除し、より正確で歪みのない画像を実現します。
• 画質の向上: 動きのアーチファクトや歪みがないため、画質が向上し、グローバルシャッターはプロの写真やビデオ撮影に最適です。
• 正確なモーションキャプチャ: グローバルシャッターは、動きの速い被写体や動きの速いシーンを撮影するのに適しており、撮影した画像がシーンを正確に表現できるようにします。

グローバルシャッターのデメリット

• より高いコスト: グローバルシャッターは一般的に製造コストが高いため、家電製品ではあまり一般的ではなく、プロ仕様のカメラや機器でより一般的です。
• より高い消費電力: グローバルシャッターは通常、ローリングシャッターに比べてより多くの電力を消費するため、バッテリー駆動のデバイスでは欠点となる可能性があります。
• 低解像度とフレームレート: グローバルシャッターは、ローリングシャッターに比べて解像度とフレームレートが低い場合があり、特定の高解像度アプリケーションでの使用が制限されます。

ローリングシャッターとは?

グローバルシャッターとは異なり、ローリングシャッターは、センサーがピクセルを露光するときにシーンを行ごとにスキャンすることでシーンを水平または垂直に読み取り、読み取ったデータがカメラのセンサー行に沿って「ロール」するため、ローリングシャッターという名前が付けられています。これは、ローリングシャッターによって生成された画像が同じ時間単位ではなく、その中に時間遅延があり、結果の画像に歪みやアーティファクトなどが発生する可能性があることも意味します。

通常、シャッターをすばやくパンすると、画像が歪んでしまいます。画像の上部と下部が傾いたり引き伸ばされたりしているように見える場合がありますが、中心は同じままです。これは、オブジェクトがフレーム内をすばやく移動し、引き伸ばされたり歪んだりして見える場合に発生します。

ローリングシャッターカメラは通常、グローバルシャッターカメラまた、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサーは、費用対効果が高く、さまざまなデバイスに簡単に統合できるため、広く使用されています。

ローリングシャッターの利点

• 費用 対 効果： ローリングシャッターは一般的に製造コストが低いため、スマートフォンやエントリーレベルのカメラなどの家電製品に人気があります。
• 低消費電力: ローリングシャッターは、通常、グローバルシャッターに比べて消費電力が少ないため、バッテリー駆動のデバイスに適しています。
• より高い解像度: ローリングシャッターは、より高い解像度とフレームレートを実現できるため、高解像度のビデオ録画に適しています。

ローリングシャッターのデメリット

• モーションアーティファクト: ローリングシャッターの主な欠点の 1 つは、動きの速い被写体をキャプチャするときやカメラが速く動いているときに発生する、ゆがみ、ぐらつき、および「ゼリー効果」などのモーション アーティファクトが存在することです。
• 歪んだ画像: ローリングシャッターは、動きの速いシーンを撮影するときに画像が歪む可能性があり、画像の精度が低下します。

ローリングシャッターアーティファクト

先ほど、ロールアップシャッターのアーティファクトについてよく触れました。カメラがイメージング中、または画像取得中にカメラを動かすと、カメラは、長い露光時間やモーションブラーを使用する場合など、いくつかのイメージングアーティファクトの影響を受けやすくなります。

シャッターの場合、サンプルまたはカメラの動きがフレーム時間と同様の範囲で発生する場合、追加のアーチファクトが導入される可能性があります。CMOSフレーム時間が20ミリ秒で、その間にサンプルがフレーム上を移動すると、「ローリングシャッターアーチファクト」が発生する可能性があります。ただし、サンプルが移動する距離は通常、数ピクセルなど小さく、各ラインの読み出し速度が速いため、この動きを簡単にキャプチャできます。

ロールシャッターのアーチファクトを理解することは、高品質の画像やビデオを作成したい写真家やビデオグラファーにとって重要です。歪みの種類を特定し、関連する対策を実施することで、作品の視覚的な品質を大幅に向上させることができます。Sinoseenはいろいろカメラ モジュールを提供する、従ってあなたのための1つがある。

ローリングシャッターとグローバルシャッター:選択方法は?

ローリングシャッターかグローバルシャッターかを選択するときは、すべての側面を一緒に考慮する必要があります。

モーション要件:

動きの速い被写体を撮影する必要がある場合、またはカメラが高速で移動する場合は、グローバルシャッターを使用して歪みを防ぐのが最善です。静止画やスローモーションの場合は、ローリングシャッターで十分であり、お金を節約できます。

予算：

予算の制約が大きい場合は、ローリングシャッターがより費用対効果の高いソリューションを提供します。しかし、画像の完全性が重要なプロフェッショナルなアプリケーションやリスクの高いアプリケーションでは、グローバルシャッターが理にかなっている場合があります。

パワー・マネージメント:

バッテリ駆動またはポータブル機器の場合、ローリングシャッターの選択は電力効率にとって重要です。グローバルシャッターは、消費電力がそれほど重要ではない固定セットアップに適している場合があります。

使用の分野:

スマートフォンやスポーツカメラなどの家電製品では、コストと電力の面からロールアップシャッターが一般的です。工業検査、科学研究、プロフェッショナルなビデオ制作などの専門分野では、グローバルシャッターに高い画質基準が求められることがよくあります。

概要

簡単に言うと、電子シャッターを使用する科学用カメラは、通常、主にCCD/EMCCDカメラで使用されるグローバルシャッター、または最新のCMOSカメラで使用されるロールアップシャッター形式のいずれかを使用します。選択は、各アプリケーションの特定の要件に基づいて行う必要があります。グローバルシャッターセンサーは、高品質のモーションキャプチャーと歪みのないイメージングを必要とするアプリケーションに優れていますが、対照的に、ロールシャッターは、ほとんどのアプリケーションで使用を妨げない追加のアーティファクトを犠牲にして高速を提供できます。SInoseenは、常にお客様に最適なカメラモジュールを提供するよう努めています。