Comprendre la différence entre l'obturateur roulant et l'obturateur global

Je suis sûr que tous ceux qui s'intéressent aux appareils photo connaissent les obturateurs. L'obturateur est un élément fondamental de l'appareil photo qui joue un rôle essentiel dans la détermination de la qualité et de la précision de l'image capturée, et il est essentiel dans les appareils photo mécaniques et électroniques.

Et comme les capteurs d'appareils photo de différents formats lisent les signaux de pixels de différentes manières, les types d'obturateurs courants que nous voyons peuvent être classés comme suit : obturateur global et obturateur roulant. Examinons de plus près les avantages et les inconvénients des obturateurs globaux et roulants.

VOLET ROULANT VERSUS VOLET GLOBAL

Qu'est-ce que Global Shutter ?

Souvent utilisés pour capturer des objets en mouvement, les obturateurs globaux fonctionnent en capturant une image en exposant tous les pixels du capteur en même temps et en lisant tous les pixels en même temps. Cela signifie que les images capturées par les caméras utilisant ces capteurs sont prises à un seul moment, ce qui garantit des images claires et sans distorsion. Et comme l'obturateur global nécessite des conceptions de capteur plus complexes et plus coûteuses, l'obturateur global est généralement utilisé sur les caméras CCD et EMCCD et sur les appareils haut de gamme Capteurs CMOS qui peut fonctionner pour les appareils d’imagerie « plein format ».

De plus, bien que ce mode d'obturation ne capture pas les images sans décalage temporel, sa lecture est relativement lente, en particulier sur les caméras CCD/EMCCD équipées d'un seul convertisseur analogique-numérique (CAN). Plus le capteur comporte de pixels, plus la fréquence d'images est lente. Un obturateur global réduit également la vitesse de réponse de la caméra. De plus, un obturateur global peut entraîner une augmentation du bruit de lecture et un cycle de service plus long pour la caméra.

Avantages de Global Shutter

• Artefacts sans mouvement : Les obturateurs globaux éliminent les artefacts de mouvement tels que le décalage, le balancement et l'effet "gélatine", ce qui permet d'obtenir des images plus précises et exemptes de distortion.
• Qualité d'image améliorée : L'absence d'artefacts de mouvement et de distortions conduit à une meilleure qualité d'image, rendant les obturateurs globaux idéaux pour la photographie et la vidéographie professionnelles.
• Capture de mouvement précise : Les obturateurs globaux sont bien adaptés pour capturer des sujets et scènes à mouvement rapide, garantissant que l'image capturée représente fidèlement la scène.

Inconvénients de Global Shutter

• Coût plus élevé : Les obturateurs globaux sont généralement plus coûteux à fabriquer, ce qui les rend moins courants dans les appareils électroniques grand public et plus présents dans les caméras et équipements professionnels.
• Consommation d'énergie plus élevée : Les obturateurs globaux consomment généralement plus d'énergie par rapport aux obturateurs roulants, ce qui peut être un inconvénient pour les appareils fonctionnant avec batterie.
• Résolution et fréquences d'images inférieures : Les obturateurs globaux peuvent avoir des résolutions et des taux d'images plus faibles par rapport aux obturateurs roulants, limitant leur utilisation dans certaines applications haute définition.

Qu'est-ce que le volet roulant ?

Contrairement à un obturateur global, un obturateur roulant lit la scène horizontalement ou verticalement en la balayant ligne par ligne à mesure que le capteur expose les pixels, et les données lues « roulent » le long des rangées du capteur de l'appareil photo, d'où le nom d'obturateur roulant. Cela signifie également que les images générées par un obturateur roulant ne sont pas dans la même unité de temps, et qu'il existe un décalage temporel, ce qui peut entraîner une distorsion, des artefacts, etc. dans l'image résultante.

En général, un mouvement rapide de l'obturateur entraîne une image déformée. Le haut et le bas de l'image peuvent sembler inclinés ou étirés tandis que le centre reste le même. Cela se produit lorsque les objets se déplacent rapidement dans le cadre, ce qui les fait apparaître étirés ou déformés.

Les caméras à obturateur roulant sont généralement moins chères que caméras à obturateur global et sont également largement utilisés dans les capteurs CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) car ils sont rentables et faciles à intégrer dans une variété d'appareils.

Avantages du volet roulant

• Rentable : Les obturateurs roulants sont généralement moins coûteux à fabriquer, ce qui en fait un choix populaire pour les appareils électroniques grand public tels que les smartphones et les appareils photo d'entrée de gamme.
• Consommation d'énergie réduite : Les obturateurs roulants consomment généralement moins d'énergie que les obturateurs globaux, ce qui est avantageux pour les appareils fonctionnant avec des batteries.
• Résolution plus élevée : Les obturateurs roulants peuvent atteindre des résolutions et des taux d'images plus élevés, les rendant adaptés à l'enregistrement vidéo en haute définition.

Inconvénients du volet roulant

• Artefacts de mouvement : L'un des principaux inconvénients des obturateurs roulants est la présence d'artefacts de mouvement, tels que le décalage, les vibrations et l'effet "gélatine", qui se produisent lors de la capture de sujets se déplaçant rapidement ou pendant des mouvements rapides de la caméra.
• Images déformées : Les obturateurs roulants peuvent produire des images déformées lors de la capture de scènes avec un mouvement rapide, entraînant une perte de précision de l'image.

Artefacts de volet roulant

Nous avons déjà évoqué précédemment les artefacts liés à l'obturateur enroulable. Lorsque l'appareil photo prend des images ou lorsque nous le déplaçons pendant l'acquisition d'images, l'appareil photo est susceptible de produire certains artefacts d'image, par exemple lors de l'utilisation de temps d'exposition longs ou d'un flou de mouvement.

Dans le cas d'un obturateur, des artefacts supplémentaires peuvent être introduits si le mouvement de l'échantillon ou de la caméra se produit dans une plage similaire à la durée de l'image. Si la durée de l'image CMOS est de 20 millisecondes et que l'échantillon se déplace sur l'image pendant ce temps, des « artefacts d'obturateur roulant » peuvent se produire. Cependant, la distance sur laquelle l'échantillon se déplace est généralement faible, par exemple quelques pixels, et ce mouvement est facilement capturé en raison de la vitesse de lecture rapide de chaque ligne.

Il est essentiel de comprendre les artefacts de l'obturateur à enroulement pour les photographes et les vidéastes qui souhaitent produire des images et des vidéos de haute qualité. En identifiant le type de distorsion et en mettant en œuvre les contre-mesures appropriées, la qualité visuelle de votre travail peut être considérablement améliorée. Sinoseen propose une grande variété de modules de caméra, il y en a donc un pour vous.

Obturateur roulant vs obturateur global : comment choisir ?

Lorsque nous choisissons entre un obturateur roulant ou un obturateur global, nous devons prendre en compte tous les aspects ensemble.

Exigences en matière de mouvement :

Si vous devez capturer des objets en mouvement rapide ou si l'appareil photo se déplace rapidement, il est préférable d'utiliser un obturateur global pour éviter toute distorsion. Pour les scènes statiques ou au ralenti, un obturateur roulant suffira et permettra d'économiser de l'argent.

Budget:

Si les contraintes budgétaires sont importantes, les volets roulants offrent une solution plus économique. Mais pour les applications professionnelles ou à haut risque où l'intégrité de l'image est essentielle, un volet roulant global peut être judicieux.

Gestion de l'alimentation :

Pour les équipements alimentés par batterie ou portables, le choix d'un obturateur roulant est essentiel pour l'efficacité énergétique. Un obturateur global peut être mieux adapté aux configurations fixes où la consommation d'énergie est moins critique.

Domaines d'utilisation :

Pour les appareils électroniques grand public tels que les smartphones et les caméras de sport, les volets roulants sont courants en raison de leurs avantages en termes de coût et de puissance. Pour les domaines spécialisés tels que l'inspection industrielle, la recherche scientifique et la production vidéo professionnelle, les volets roulants globaux sont souvent nécessaires pour répondre à des normes élevées de qualité d'image.

Résumé

En résumé, les caméras scientifiques qui utilisent des obturateurs électroniques utilisent généralement soit un obturateur global, principalement utilisé par les caméras CCD/EMCCD, soit un format d'obturateur enroulable, utilisé par le format de caméra CMOS plus moderne. Le choix doit être fait en fonction des exigences spécifiques de chaque application. Les capteurs à obturateur global excellent dans les applications qui nécessitent une capture de mouvement de haute qualité et une imagerie sans distorsion, en revanche, les obturateurs enroulables peuvent fournir des vitesses élevées au prix d'artefacts supplémentaires qui, pour la plupart des applications, n'interfèrent pas avec l'utilisation. SInoseen s'efforce toujours de fournir le module de caméra le plus adapté à ses clients.