了解快門是工業(yè)相機(jī)中一個(gè)重要組成部分,它的組成結(jié)構(gòu)、形式及功能是衡量照相機(jī)檔次的一個(gè)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(shí)間曝光實(shí)現(xiàn)的。
傳感器的所有像素點(diǎn)同時(shí)收集光線,同時(shí)曝光。當(dāng)預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間到了,傳感器停止收集光線,并將曝光圖像轉(zhuǎn)成電子圖像。
在這個(gè)過程中,并沒有實(shí)際意義上的快門存在。在曝光開始的時(shí)候,傳感器開始收集光線;在曝光結(jié)束的時(shí)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(shí)現(xiàn)的。卷簾式快門也沒有實(shí)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(shí)間下對光的敏感度不同。
逐行進(jìn)行曝光,直至所有像素點(diǎn)都被曝光。當(dāng)然,所有的動作在很短的時(shí)間內(nèi)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(yùn)動狀態(tài),拍攝結(jié)果就可能出現(xiàn)“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(yùn)動物體的拍攝。當(dāng)采用全局快門方式曝光時(shí),所有像素在同一時(shí)刻曝光,類似于將運(yùn)動物體凍結(jié)了,所以適合拍攝快速運(yùn)動的物體。
但是全局快門可能出現(xiàn)像糊現(xiàn)象。像糊現(xiàn)象出現(xiàn)與否取決于曝光時(shí)間的長短。假如曝光時(shí)間過長,且物體運(yùn)動過快則會出現(xiàn)像糊;
假如曝光時(shí)間很短,類似于運(yùn)動物體在瞬間被凍結(jié)了,則少有像糊。
一般來說,CCD工業(yè)相機(jī)是全局曝光,而CMOS工業(yè)相機(jī)既存在全局曝光又有卷簾曝光。
今天,主要帶大家詳細(xì)了解下全局曝光和卷簾曝光的區(qū)別。
全局曝光
工業(yè)相機(jī)全局曝光很容易理解,也就是說光圈打開后,整個(gè)芯片像元同時(shí)曝光。Sensor所有像素點(diǎn)同時(shí)收集光線,同時(shí)曝光。
即在曝光開始的時(shí)候,Sensor開始收集光線;在曝光結(jié)束的時(shí)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(shí)間與機(jī)械的開關(guān)速度有關(guān)。既然與機(jī)械運(yùn)動相關(guān),所以全局曝光存在理論上的非常小曝光的時(shí)間。
卷簾曝光
卷簾曝光:是CMOS開始曝光的時(shí)候,感光元件是從頭一行、第二行、第三行... 這樣按照順序進(jìn)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(shí)間不同。
此種曝光方式是當(dāng)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(shí)間。如下圖所示,卷簾的方式是從左到右的。
因此,曝光時(shí)間的長短完全取決于卷簾的開口大小與卷簾的運(yùn)動速度。也就是說,卷簾運(yùn)動得越快,卷簾間距越小,其傳感器的曝光時(shí)間越小。因此,卷簾曝光方式能夠具有更小的曝光時(shí)間。
但卷簾曝光整體曝光時(shí)間更長,另外就是在拍照的時(shí)候,假如左右工業(yè)相機(jī)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(shí)間不同而導(dǎo)致的果凍現(xiàn)象。
如果被拍攝物體相對于相機(jī)高速運(yùn)動時(shí)。用全局曝光方式拍攝,如果曝光時(shí)間過長,照片會產(chǎn)生像糊現(xiàn)象。像糊現(xiàn)象出現(xiàn)與否取決于曝光時(shí)間的長短,假如曝光時(shí)間很短,類似于運(yùn)動物體在瞬間被凍結(jié)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(jié)果就可能出現(xiàn)"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(xiàn)的現(xiàn)象,就定義為果凍效應(yīng)。
工業(yè)相機(jī)卷簾運(yùn)動的方式由下圖所示:卷簾在運(yùn)動時(shí),其卷簾開口的傳感器來能接受光。
兩者的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)全局曝光的優(yōu)點(diǎn)是所有的像素點(diǎn)同時(shí)曝光。其缺點(diǎn)是曝光時(shí)間存在局限,存在機(jī)械非常小的曝光時(shí)間。全局曝光時(shí)間更短,這樣不僅能提升效率,也能根除影像果凍現(xiàn)象的問題。
(2)工業(yè)相機(jī)卷簾曝光的優(yōu)點(diǎn)是具有更小的曝光時(shí)間。其缺點(diǎn)是由于逐行的是在不同時(shí)間進(jìn)行曝光取像,如果圖像是運(yùn)動的,則存在明顯的拖影。因此,卷簾曝光不適合拍攝運(yùn)動的物體。
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原文標(biāo)題:工業(yè)相機(jī)常見曝光方式:全局曝光和卷簾曝光
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