Rolling Shutter vs. Global Shutter verstehen

Ich bin sicher, dass jeder, der sich für Kameras interessiert, keine Unbekannten für Verschlüsse ist. Der Verschluss ist ein grundlegender Bestandteil der Kamera, der eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Qualität und Genauigkeit des aufgenommenen Bildes spielt, und er ist sowohl bei mechanischen als auch bei elektronischen Kameras unerlässlich.

Und da Kamerasensoren unterschiedlicher Formate Pixelsignale auf unterschiedliche Weise lesen, können die gängigen Arten von Verschlüssen, die wir sehen, wie folgt kategorisiert werden: Global Shutter und Rolling Shutter. Schauen wir uns die Vor- und Nachteile von Global und Rolling Shutter genauer an.

ROLLING VERSUS GLOBAL SHUTTER

Was ist Global Shutter?

Global Shutter werden häufig verwendet, um bewegte Objekte zu erfassen, indem sie ein Bild aufnehmen, indem alle Pixel auf dem Sensor gleichzeitig belichtet und alle Pixel auf einmal ausgelesen werden. Das bedeutet, dass die Bilder, die von Kameras mit diesen Sensoren aufgenommen werden, zu einem einzigen Zeitpunkt aufgenommen werden, was klare, unverzerrte Bilder gewährleistet. Und da Global Shutter komplexere und teurere Sensordesigns erfordert, wird Global Shutter in der Regel bei CCD- und EMCCD-Kameras und High-End-Kameras verwendetCMOS-Sensorendie für "Vollformat"-Bildgebungsgeräte verwendet werden können.

Darüber hinaus nimmt dieser Verschlussmodus zwar keine Bilder ohne Zeitverzögerung auf, ist aber relativ langsam zu lesen, insbesondere bei CCD/EMCCD-Kameras mit nur einem Analog-Digital-Wandler (ADC). Je mehr Pixel auf dem Sensor sind, desto langsamer ist die Bildrate. Ein Global Shutter reduziert zudem die Reaktionszeit der Kamera. Darüber hinaus kann ein Global Shutter zu erhöhtem Ausleserauschen und einem längeren Arbeitszyklus für die Kamera führen.

Vorteile von Global Shutter

• Keine Bewegungsartefakte: Global Shutter eliminieren Bewegungsartefakte wie Schräglagen, Wackeln und den "Wackelpudding-Effekt", was zu genaueren und verzerrungsfreien Bildern führt.
• Verbesserte Bildqualität: Das Fehlen von Bewegungsartefakten und Verzerrungen führt zu einer höheren Bildqualität, wodurch Global Shutter ideal für professionelle Fotografie und Videografie sind.
• Genaue Bewegungserfassung: Global Shutter eignen sich gut für die Aufnahme von sich schnell bewegenden Motiven und Szenen mit schnellen Bewegungen, um sicherzustellen, dass das aufgenommene Bild die Szene genau wiedergibt.

Nachteile von Global Shutter

• Höhere Kosten: Global Shutter sind in der Regel teurer in der Herstellung, wodurch sie in der Unterhaltungselektronik seltener und in professionellen Kameras und Geräten häufiger vorkommen.
• Höherer Stromverbrauch: Global Shutter verbrauchen im Vergleich zu Rolling-Shuttern in der Regel mehr Strom, was bei batteriebetriebenen Geräten ein Nachteil sein kann.
• Niedrigere Auflösung und Bildraten: Global Shutter können im Vergleich zu Rolling-Shuttern niedrigere Auflösungen und Bildraten haben, was ihre Verwendung in bestimmten High-Definition-Anwendungen einschränkt.

Was ist Rolling Shutter?

Im Gegensatz zu einem Global Shutter liest ein Rolling Shutter die Szene horizontal oder vertikal, indem er sie Zeile für Zeile scannt, während der Sensor Pixel belichtet und die gelesenen Daten entlang der Sensorreihen der Kamera "rollen", daher der Name Rolling Shutter. Dies bedeutet auch, dass die von einem Rolling Shutter erzeugten Bilder nicht in der gleichen Zeiteinheit vorliegen und eine Zeitverzögerung darin enthalten ist, die zu Verzerrungen, Artefakten usw. im resultierenden Bild führen kann.

In der Regel führt ein schnelles Schwenken des Verschlusses zu einem verzerrten Bild. Der obere und untere Rand des Bildes können geneigt oder gestreckt erscheinen, während die Mitte gleich bleibt. Dies tritt auf, wenn sich Objekte schnell durch das Bild bewegen, wodurch sie gestreckt oder verzerrt erscheinen.

Rolling-Shutter-Kameras sind in der Regel billiger alsGlobal-Shutter-Kamerasund werden auch häufig in CMOS-Sensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor) verwendet, da sie kostengünstig und einfach in eine Vielzahl von Geräten zu integrieren sind.

Vorteile von Rolling Shutter

• Kosteneffizient: Rolling-Shutter sind in der Regel kostengünstiger in der Herstellung, was sie zu einer beliebten Wahl für Unterhaltungselektronik wie Smartphones und Einsteigerkameras macht.
• Geringerer Stromverbrauch: Rolling-Shutter verbrauchen im Vergleich zu Global Shutters in der Regel weniger Strom, was für batteriebetriebene Geräte von Vorteil ist.
• Höhere Auflösung: Rolling-Shutter können höhere Auflösungen und Bildraten erreichen und eignen sich daher für hochauflösende Videoaufnahmen.

Nachteile von Rolling Shutter

• Bewegungsartefakte: Einer der Hauptnachteile von Rolling-Shuttern ist das Vorhandensein von Bewegungsartefakten wie Schräglagen, Wackeln und dem "Wackelpudding-Effekt", die bei der Aufnahme von sich schnell bewegenden Motiven oder bei schnellen Kamerabewegungen auftreten.
• Verzerrte Bilder: Rolling-Shutter können bei der Aufnahme von Szenen mit schnellen Bewegungen verzerrte Bilder erzeugen, was zu einem Verlust der Bildgenauigkeit führt.

Rolling-Shutter-Artefakte

Vorhin haben wir oft die Rollladen-Artefakte erwähnt. Wenn die Kamera abbildet oder wenn wir die Kamera während der Bildaufnahme bewegen, ist die Kamera anfällig für einige Bildartefakte, z. B. bei langen Belichtungszeiten oder Bewegungsunschärfe.

Im Falle eines Verschlusses können zusätzliche Artefakte eingeführt werden, wenn die Proben- oder Kamerabewegung in einem ähnlichen Bereich wie die Bildzeit auftritt. Wenn die CMOS-Frametime 20 Millisekunden beträgt und sich das Sample während dieser Zeit über das Frame bewegt, können "Rolling-Shutter-Artefakte" auftreten. Die Entfernung, die das Sample zurücklegt, ist jedoch in der Regel gering, z. B. einige Pixel, und diese Bewegung lässt sich aufgrund der schnellen Auslesegeschwindigkeit jeder Zeile leicht erfassen.

Das Verständnis von Roll-Shutter-Artefakten ist für Fotografen und Videofilmer, die qualitativ hochwertige Bilder und Videos erstellen möchten, von entscheidender Bedeutung. Durch die Identifizierung der Art der Verzerrung und die Umsetzung entsprechender Gegenmaßnahmen kann die visuelle Qualität Ihrer Arbeit deutlich verbessert werden. Sinoseen bietet eine große Auswahl an Kameramodulen, so dass eines für Sie dabei ist.

Rolling Shutter vs. Global Shutter: Wie wählt man aus?

Wenn wir uns entscheiden, ob es sich um Rolling Shutter oder Global Shutter handelt, müssen wir alle Aspekte zusammen betrachten.

Anforderungen an die Bewegung:

Wenn Sie sich schnell bewegende Objekte erfassen müssen oder sich die Kamera schnell bewegt, verwenden Sie am besten einen Global Shutter, um Verzerrungen zu vermeiden. Für statische Szenen oder Zeitlupe reicht ein Rolling-Shutter aus und spart Geld.

Budget:

Wenn das Budget erheblich eingeschränkt ist, bieten Rollläden eine kostengünstigere Lösung. Aber für professionelle oder risikoreiche Anwendungen, bei denen die Bildintegrität entscheidend ist, kann ein Global Shutter sinnvoll sein.

Energieverwaltung:

Bei batteriebetriebenen oder tragbaren Geräten ist die Wahl des Rolling-Shutter entscheidend für die Energieeffizienz. Ein Global Shutter eignet sich möglicherweise besser für feste Setups, bei denen der Stromverbrauch weniger kritisch ist.

Einsatzgebiete:

Für Unterhaltungselektronik wie Smartphones und Sportkameras sind Rollläden aufgrund ihrer Kosten- und Leistungsvorteile üblich. Für Spezialgebiete wie industrielle Inspektion, wissenschaftliche Forschung und professionelle Videoproduktion sind Global Shutter oft erforderlich, um hohe Anforderungen an die Bildqualität zu erfüllen.

Zusammenfassung

Kurz gesagt, wissenschaftliche Kameras, die elektronische Verschlüsse verwenden, verwenden in der Regel entweder einen Global Shutter, der hauptsächlich von CCD/EMCCD-Kameras verwendet wird, oder ein Roll-up-Shutter-Format, das vom moderneren CMOS-Kameraformat verwendet wird. Die Auswahl muss auf der Grundlage der spezifischen Anforderungen jeder Anwendung getroffen werden. Global-Shutter-Sensoren zeichnen sich durch Anwendungen aus, die eine qualitativ hochwertige Bewegungserfassung und verzerrungsfreie Bildgebung erfordern, im Gegensatz dazu können Rollverschlüsse hohe Geschwindigkeiten auf Kosten zusätzlicher Artefakte liefern, die bei den meisten Anwendungen die Verwendung nicht beeinträchtigen. SInoseen ist stets bestrebt, seinen Kunden das am besten geeignete Kameramodul zur Verfügung zu stellen.