Global Shutter与Rolling Shutter

date
Apr 22, 2022
slug
2022-04-22-global-shutter-and-rolling-shutter
status
Published
tags
硬件
Image Sensor
summary
本文总结了Image Sensor的Global Shutter和Rolling Shutter的曝光流程方面的差异。
type
Post

Global Shutter:

notion image
  • 整个图像传感器中所有的像素在同一时刻Global Reset,把当前这个像素中存在的电荷全部清空,为下一步进行曝光做好准备;
  • 整个图像传感器中所有的像素在同一时刻同时开始曝光,并且同时停止曝光,所有行的像素的曝光时间的star和end的位置以及曝光时间的长度都是一样的,并且在曝光停止后,光线无法继续在像素的Readout阶段进入像素;
  • 曝光完成后,开始从上到下逐行读出,这就是Readout阶段,直到整帧图像完整读完;

Rolling Shutter:

notion image
  • 首先是对第一行进行Line Reset,清空其中的电荷;然后第一行开始曝光,曝光时间已经设置好,曝光完成后进行第一行的Readout;
  • 第一行开始曝光后对第二行进行Line Reset;然后第二行进行曝光,曝光时间长度与第一行一样,注意第一行和第二行的曝光时间上部分重叠;第二行曝光完成后进行第二行的Readout;
  • 此后各行以此类推。所有行都是在前一行开始曝光的时候进行Line Reset操作,并且所有行的曝光时间长度都是一样的。
  • 这样也就意味着:每一行曝光的曝光时间是一样的,但是曝光的起始点和终止点的位置都是不一样的。

结论:

  • 对于拍摄快速运动的物体而言,Global Shutter因为整个图像帧的曝光时间长度以及曝光时间的时间点都是一致的,因此Global Shutter在对整个Sensor的每一行曝光的时候,运动物体的位置就是固定的,可以很好的抓拍和还原运动物体的细节瞬间,非常适合对运动物体的抓拍;而Rolling Shutter在对整个图像帧曝光的时候,尽管每一行的曝光时间长度一样,但是每一行的曝光的时间点都是不一样的,这样也就意味着当拍摄对象快速移动的时候,每一行曝光的时候物体运动的位置点就是有差异的。因此,从这一点上讲,Rolling Shutter不太适合对高度运动的物体进行拍摄。
  • Global Shutter主要存在于之前的CCD Image Sensor中,在CMOS Image Sensor中并不常见,CMOS Image Sensor中普遍使用的是Rolling Shutter;

参考资料


© Pavel Han 2020 - 2022