Global Shutter(全局快门)与Rolling Shutter(卷帘快门)的区别与比较

本文介绍了照相机中的两种快门类型——全局快门(Global Shutter)与卷帘快门(Rolling Shutter)的工作原理及特点。全局快门使得所有像素点能够同时曝光,避免了‘果冻现象’;而卷帘快门则是逐行曝光,适用于高速运动场景。此外,还对比了两种模式下不同Sensor的视频流帧率差异。

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快门是照相机用来控制感光片有效曝光时间的机构。

Global Shutter(全局快门)与Rolling Shutter(卷帘快门)对应全局曝光和卷帘曝光模式,这两种曝光模式都是相机常见的曝光模式,下面介绍两种不同模式的特点:


Global Shutter

  1. 感光元件的所有像素点同时曝光一定时间,进而成像。
  2. 没有Rolling Shutter的“果冻现象”。
  3. 曝光时间比Rolling Shutter短,曝光整帧后输出像素数据。
  4. 对于高速运动的部分曝光后体现出模糊的现象。
  5. 一般使用CCD作为Sensor,对像素点输出的带宽的要求较高,CCD的造价也相对CMOS较高。

Rolling Shutter

  1. 感光元件的所有像素点逐行轮流曝光一定时间,进而成像。
  2. 会出现“果冻现象”。
  3. 曝光时间比Global Shutter长,但是曝光一行输出一行。
  4. 对于高速运动的部分曝光后体现出弯曲的现象。
  5. 一般使用CMOS作为Sensor,对像素点输出的带宽的要求较低,CMOS的造价也相对较低。

对于第3点需要说明的是对于不同Sensor获取视频流的帧率可能不同,如AR0134(Global)和MT9T001(Rolling),由于AR0134获取连续视频流有一个触发模式:即给定一个上升沿为开始信号,然后由时钟信号控制曝光和数据输出,所以每一帧形成时间为单像素曝光时间加上整帧像素数据输出时间。而对于MT9M001获取视频流的方式的触发模式是逐行曝光后再输出,由于Global Shutter的曝光时间比Rolling Shutter的短,故这种情况下对于相同时钟频率下AR0134的帧率比MT9M001的大。但是一般情况下Rolling Shutter的帧率会比Global Shutter的大,因为Rolling Shutter曝光一行输出一行,所以Rolling Shutter一帧的时间为第一行的曝光时间加上整帧的输出时间。

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