ماذا يعني غلق وإعادة تعيين الستار العالمي (GRR shutter)؟ وما هي المشاكل الشائعة والحلول؟

في التطبيقات مثل مسح الشبكية، تُستخدم كاميرات الـ rolling shutter لالتقاط الصور بتأخير عرض منخفض من أجل تعظيم تقريب رؤية العين البشرية. في هذه الحالة، تحتاج الكاميرا إلى التعرض للعين أو الشبكية بالكامل في انغلاق واحد لتجنب مشاكل الـ rolling shutter. إذن، كيف يمكننا تحقيق ذلك، مع الأخذ في الاعتبار أن كاميرات الـ rolling shutter تعرض كل إطار سطرًا تلو الآخر؟
 
هذا ما نحتاج لمعرفته في هذا المنشور. بعض كاميرات الـ rolling shutter مزودة بميزة الإطلاق العالمي لإعادة التعيين (GRR) التي تحل هذه المشكلة بشكل جيد. دعنا نلقي نظرة أقرب أدناه.

أنواع الستائر الشائعة

سابقًا، قد تناولنا نوعين شائعين من ستائر الكاميرا: الستارة العالمية والستارة المتداول. بالنسبة ل المزيد حول الفرق ، راجع هذه المقالة.
 
ما هو الغطاء العالمي؟ تكنولوجيا الغطاء العالمي تسمح بعرض جميع البكسلات على مستشعر الكاميرا في نفس الوقت، وهي فعالة بشكل خاص لالتقاط الأجسام المتحركة بسرعة أو التصوير أثناء حركة الكاميرا، حيث إنها تقلل من تشويش الحركة وتشوه الصورة. ومع ذلك، فهي عادةً أكثر تكلفة.
 
ماذا عن الغطاء المتدرج؟ تكنولوجيا الغطاء المتدرج، من ناحية أخرى، تعرض البكسلات واحدة تلو الأخرى، مما قد يؤدي إلى ما يُعرف بـ"تأثير الغطاء المتدرج"، والذي يمكن أن يؤدي إلى تشويه الصورة عند تصوير الأجسام المتحركة بسرعة. ومع ذلك، فإن كاميرات الغطاء المتدرج تُفضل في العديد من التطبيقات بسبب فعاليتها من حيث التكلفة وخصائص الضوضاء المنخفضة.
 
لذلك، من أجل حل المشكلات المرتبطة بالغطاء العالمي والغطاء المتدرج مع الحفاظ على مزايا كل منهما، تم إنشاء غطاء إعادة التعيين العالمي (GRR).

 
ماذا يعني وضع GRR؟

ما هو إعادة التعيين العالمي؟ إعادة تعيين الإطلاق العالمي (GRR) هي نسخة مطورة من إغلاقات-global وrolling shutters التي تجمع بين ميزات كل من الإغلاقين العالمي والتدفقي، وهي مصممة لتقليل أو القضاء على تأثير الإغلاق التدفقي مع الحفاظ على تكلفة فعالة ومنخفضة الضوضاء. يعمل إغلاق GRR بشكل مشابه لإغلاق global shutter خلال مرحلة التعرض حيث يبدأ جميع البكسلات في التعرض في نفس الوقت، ولكنه يشبه Rolling Shutter أثناء المرحلة القرائية حيث يتم قراءة بيانات البكسل سطرًا بسطر.
 
يجعل هذا الآلية التشغيلية الفريدة من نوعها إغلاق GRR مناسبًا جدًا للسيناريوهات التطبيقية التي تحتاج إلى التقاط الأجسام المتحركة بسرعة مع السيطرة على التكاليف. أمثلة على ذلك تشمل الفحص الصناعي، الملاحة الروبوتية، وتطبيقات التصوير السريع. يقدم إغلاق GRR صورًا أكثر حدة مقارنة بإغلاق rolling shutters التقليدي مع تجنب التشوه الناتج عن التعرض خطوة بخطوة.

 
كيف يعمل وضع GRR؟

يتضمن تدفق العمل لنمط الإطلاق العالمي لإعادة التعيين (GRR) ثلاث مراحل رئيسية: مرحلة إعادة التعيين، ومرحلة التكامل، ومرحلة القراءة.
 
خلال مرحلة إعادة التعيين، يتم إعادة تعيين جميع صفوف البكسلات في وضع GRR في نفس الوقت، مما يضمن التعرض المتسق. هذا يقلل من تشويش الحركة والتشوه في الصورة عند تصوير الأجسام المتحركة بسرعة.

 
في مرحلة التكامل، تبدأ جميع صفوف البكسلات بالتعرض في نفس الوقت، مما يلتقط الضوء في المشهد. في هذه المرحلة، يكون نمط GRR مشابهًا لغطاء الستارة العالمي، حيث يوفر للكاميرا القدرة على التقاط مشهد ديناميكي دون تأثر بتأثير الستارة المتداول. ومع ذلك، فإن مرحلة القراءة تعود إلى خصائص الستارة المتداول، حيث يتم قراءة صفوف البكسلات سطرًا بسطر، مما قد يؤدي إلى عدم انتظام في السطوع، خاصة بين الجزء العلوي والسفلی من الصورة.
 
للتحكم الفعال في وضع GRR، يمكن توفير إضاءة متسقة خلال مرحلة التكامل باستخدام فلاش أو مصدر ضوء خارجي، مما يضمن أن جميع صفوف البكسل يتم تعريضها لنفس مقدار الزمن. يمكن تحقيق هذا التحكم من خلال أطراف GPIO أو الاتصالات I2C، بتحفيز تسلسل GRR وتناسق الإضاءة. على سبيل المثال، توفر كاميرات Basler معلمة ReadoutTimeAbs لمساعدة المستخدم على تحديد وقت قراءة المستشعر، بينما وحدة كاميرا Sinoseen توفر دعمًا مخصصًا لوضع GRR.

 
المشاكل التي قد تواجه عند استخدام وضع GRR والحلول الممكنة

على الرغم من أن وضع الغلق العالمي وإطلاق الضبط (GRR) يقدم مزايا كبيرة في تقليل تأثير الغلق المتدرج، إلا أن هناك بعض العيوب، خاصة فيما يتعلق بالتوحيد في سطوع الصورة وتحكم التعريض. لتجاوز هذه المشاكل، يمكن استخدام التقنيات والاستراتيجيات التالية  

استخدام غلق ميكانيكي خارجي

بما أن صفوف البكسلات في وضع GRR تُقرأ باستخدام أوقات تعريض مختلفة، فإن هذا يؤدي إلى عدم انتظام في سطوع الصورة، خاصة بين الجزء العلوي والسفلی من الصورة. لحل هذه المشكلة، يمكن استخدام غطاء ميكانيكي خارجي، والذي يغلق بنهاية المرحلة التكاملية، مما يمنع تعريض المستشعر للضوء المحيطي أثناء قراءة الصفوف الأولى. هذا الأسلوب يضمن عدم تعريض المستشعر لضوء إضافي أثناء عملية القراءة، وبالتالي الحفاظ على سطوع صورة متساوٍ.

 
Pression الضوء المحيطي

عن طريق استخدام الفلاش أثناء التعريض وضمان إيقافه فورًا بعد اكتمال التعريض، يمكن تقليد تأثير الغالق العالمي وتقليل عدم انتظام السطوع الناتج عن الاختلافات في أوقات التعريض بين الصفوف. يتطلب هذا الأسلوب تحكم دقيق في تشغيل وإطفاء الفلاش لتتناسب مع وقت التعريض في وضع GRR.
 
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين اتساق التعرض بشكل أكبر من خلال استخدام تقنية الفلاش المزامن عالي السرعة. تتيح هذه التقنية مزامنة نبضات الفلاش مع وقت التعرض للكاميرا، مما يضمن أن جميع صفوف البكسل يتم تعريضها لنفس مقدار الوقت، وبالتالي تقليل الفروق في السطوع في الصورة.

 
تعديل برمجي

يمكن تعويض عدم انتظام السطوع الناتج عن وضع GRR إلى حد ما من خلال التعديل البرمجي. من خلال تحليل بيانات الصورة، يمكن تحديد وتقويم التغيرات في السطوع لتحسين جودة الصورة العامة.

 
كيف أختار نوع الستارة المناسب؟

أولاً، اأخذ بنظر الاعتبار خصائص الحركة في التطبيق. إذا كان تطبيقك يتضمن أشياء أو كاميرات متحركة بسرعة عالية، فقد يكون الستارة العالمية هي الخيار الأفضل لأنها تقوم بتعريض جميع البكسل في نفس الوقت، مما يتجنب فعّالًا الفرق بين تشويش الحركة وتشوه الصورة . إذا كانت تطبيقاتك حساسة للتكلفة ولا يكون التأثير الضبابي للحركة مصدر قلق كبير، فإن الستار المتحرك قد يكون خيارًا اقتصاديًا.
 
للتوازن بين التكلفة وجودة الصورة، يقدم الستار GRR حلولاً وسطى. يحاكي الستار GRR سلوك الستار الكلي أثناء التعرض، مما يقلل من تأثير الستار المتحرك مع الحفاظ على بعض مزايا الستار المتحرك. هذا يجعل الستار GRR مناسبًا لتطبيقات الرؤية الصناعية، الملاحة الروبوتية، والتصوير السريع، خاصة في السيناريوهات التي يتطلب فيها التحكم الدقيق بالإضاءة لتقليل تشوهات الصورة.
 
بالإضافة إلى ذلك، يجب أخذ عوامل النظام الأخرى مثل معدل الإطارات، حساسية المستشعر، ظروف الإضاءة وقدرات المعالجة ما بعد التقاط الصورة في الاعتبار. اتخذ قرارًا شاملاً.
 
ختامًا، آمل أن يكون هذا المقال قد ساعدك في فهم مفهوم غلق الصورة العالمي (Global Reset Release Shutter). إذا كان لديك أي حاجة إلى وحدة كاميرا بغلق صورة عالمي مخصص، لا تتردد في التواصل معنا، شركة Sinoseen لديها سنوات عديدة من الخبرة في المجال ونطاق واسع من المنتجات، نحن متأكدون أننا يمكن أن نوفر لك الحل الأكثر ملاءمة لوحدة الكاميرا .

الأسئلة الشائعة

س: كيف يؤثر نوع الغلق على جودة الصورة؟

ج: الأغلاق العالمية توفر صورًا خالية من التشوه، بينما يمكن للأغلاق المتتالية أن تسبب تشوهًا في الصور، والأغلاق GRR تقلل من التشوه مع الحفاظ على التكلفة المعقولة.
 
س: كيف يقلل غلق GRR من تأثير الغلق المتتالي؟

ج: يقلل غلق GRR من تشوه الصورة الناتج عن التعرض خطًا بخط بسبب التحكم الدقيق في الإضاءة حيث يتم تعريض جميع البكسلات في نفس الوقت ويتم قراءة البيانات خطًا بخط.