Entendendo o obturador de rolamento vs. obturador global

Tenho certeza de que todos os interessados em câmeras não são estranhos aos obturadores. O obturador é um componente fundamental da câmera que desempenha um papel vital na determinação da qualidade e precisão da imagem capturada, e é essencial em câmeras mecânicas e eletrônicas.

E como os sensores de câmera de diferentes formatos leem sinais de pixel de maneiras diferentes, os tipos comuns de obturadores que vemos podem ser categorizados como: obturador global e obturador de rolamento. Vamos dar uma olhada mais de perto nas vantagens e desvantagens das persianas globais e rolantes.

ROLAGEM VERSUS OBTURADOR GLOBAL

O que é obturador global?

Frequentemente usados para capturar objetos em movimento, os obturadores globais funcionam capturando uma imagem expondo todos os pixels do sensor ao mesmo tempo e lendo todos os pixels de uma só vez. Isso significa que as imagens capturadas pelas câmeras que usam esses sensores são tiradas em um único ponto no tempo, garantindo imagens nítidas e sem distorções. E como o obturador global requer designs de sensores mais complexos e caros, o obturador global é normalmente usado em câmeras CCD e EMCCD e high-endSensores CMOSque podem operar para dispositivos de imagem 'full-frame'.

Além disso, embora esse modo de obturador não capture imagens sem atraso, ele é relativamente lento para ler, especialmente em câmeras CCD/EMCCD com apenas um conversor analógico-digital (ADC). Quanto mais pixels no sensor, mais lenta é a taxa de quadros. Um obturador global também reduz a velocidade de resposta da câmera. Além disso, um obturador global pode resultar em maior ruído de leitura e um ciclo de trabalho mais longo para a câmera.

Vantagens do Global Shutter

• Sem artefatos de movimento: Os obturadores globais eliminam artefatos de movimento, como inclinação, oscilação e o "efeito gelatina", resultando em imagens mais precisas e sem distorção.
• Qualidade de imagem aprimorada: A ausência de artefatos de movimento e distorções leva a uma maior qualidade de imagem, tornando os obturadores globais ideais para fotografia e videografia profissionais.
• Captura de movimento precisa: Os obturadores globais são adequados para capturar assuntos e cenas em movimento rápido com movimento rápido, garantindo que a imagem capturada represente com precisão a cena.

Desvantagens do obturador global

• Custo mais alto: Os obturadores globais geralmente são mais caros de fabricar, tornando-os menos comuns em eletrônicos de consumo e mais prevalentes em câmeras e equipamentos de nível profissional.
• Maior consumo de energia: As persianas globais normalmente consomem mais energia em comparação com as persianas, o que pode ser uma desvantagem para dispositivos operados por bateria.
• Resolução e taxas de quadros mais baixas: As persianas globais podem ter resoluções e taxas de quadros mais baixas em comparação com as persianas, limitando seu uso em certas aplicações de alta definição.

O que é Rolling Shutter?

Ao contrário de um obturador global, um obturador rotativo lê a cena horizontal ou verticalmente, digitalizando-a linha por linha à medida que o sensor expõe pixels, e os dados lidos 'rolam' ao longo das linhas do sensor da câmera, daí o nome obturador rolante. Isso também significa que as imagens geradas por um obturador rotativo não estão na mesma unidade de tempo e há um atraso de tempo dentro dele, o que pode levar a distorções, artefatos, etc. na imagem resultante.

Normalmente, uma panorâmica rápida do obturador resultará em uma imagem distorcida. A parte superior e inferior da imagem podem parecer inclinadas ou esticadas, enquanto o centro permanece o mesmo. Isso ocorre quando os objetos se movem rapidamente pelo quadro, fazendo com que pareçam esticados ou distorcidos.

As câmeras com obturador de rolamento geralmente são mais baratas do quecâmeras de obturador globale também são amplamente utilizados em sensores CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) porque são econômicos e fáceis de integrar em uma variedade de dispositivos.

Vantagens do obturador de rolamento

• Custo-benefício: As persianas geralmente são mais baratas de fabricar, tornando-as uma escolha popular para eletrônicos de consumo, como smartphones e câmeras básicas.
• Menor consumo de energia: As persianas normalmente consomem menos energia em comparação com as persianas globais, o que é benéfico para dispositivos operados por bateria.
• Maior resolução: As persianas podem atingir resoluções e taxas de quadros mais altas, tornando-as adequadas para gravação de vídeo de alta definição.

Desvantagens do obturador de rolamento

• Artefatos de movimento: Uma das principais desvantagens das persianas é a presença de artefatos de movimento, como inclinação, oscilação e o "efeito gelatina", que ocorrem ao capturar assuntos em movimento rápido ou durante movimentos rápidos da câmera.
• Imagens distorcidas: As persianas rolantes podem produzir imagens distorcidas ao capturar cenas com movimento rápido, levando a uma perda de precisão da imagem.

Artefatos de obturador de rolamento

Anteriormente, mencionamos frequentemente os artefatos do obturador de enrolar. Quando a câmera está criando imagens ou quando movemos a câmera durante a aquisição da imagem, a câmera é suscetível a alguns artefatos de imagem, por exemplo, ao usar longos tempos de exposição ou desfoque de movimento.

No caso de um obturador, artefatos adicionais podem ser introduzidos se a amostra ou o movimento da câmera ocorrer em um intervalo semelhante ao tempo de quadro. Se o tempo do quadro CMOS for de 20 milissegundos e a amostra se mover pelo quadro durante esse tempo, poderão ocorrer "artefatos de obturador de rolamento". No entanto, a distância que a amostra se move geralmente é pequena, como alguns pixels, e esse movimento é facilmente capturado devido à rápida velocidade de leitura de cada linha.

Compreender os artefatos do obturador de rolo é fundamental para fotógrafos e cinegrafistas que desejam produzir imagens e vídeos de alta qualidade. Ao identificar o tipo de distorção e implementar as contramedidas relevantes, a qualidade visual do seu trabalho pode ser significativamente melhorada. A Sinoseen oferece uma ampla variedade de módulos de câmera, então há um para você.

Obturador de rolamento vs obturador global: como escolher?

Quando escolhemos se é obturador de rolamento ou obturador global, precisamos considerar todos os aspectos juntos.

Requisitos de movimento:

Se você precisar capturar objetos em movimento rápido ou se a câmera estiver se movendo rapidamente, é melhor usar um obturador global para evitar distorção. Para cenas estáticas ou câmera lenta, um obturador de rolamento será suficiente e economizará dinheiro.

Orçamento:

Se as restrições orçamentárias forem significativas, as persianas oferecem uma solução mais econômica. Mas para aplicações profissionais ou de alto risco em que a integridade da imagem é crítica, um obturador global pode fazer sentido.

Gerenciamento de energia:

Para equipamentos portáteis ou alimentados por bateria, a escolha do obturador de rolamento é fundamental para a eficiência energética. Um obturador global pode ser mais adequado para configurações fixas onde o consumo de energia é menos crítico.

Áreas de uso:

Para eletrônicos de consumo, como smartphones e câmeras esportivas, as persianas de enrolar são comuns devido às suas vantagens de custo e energia. Para áreas especializadas, como inspeção industrial, pesquisa científica e produção de vídeo profissional, as persianas globais geralmente precisam atender a altos padrões de qualidade de imagem.

Resumo

Em poucas palavras, as câmeras científicas que usam obturadores eletrônicos normalmente usam um obturador global, que é usado principalmente por câmeras CCD/EMCCD, ou um formato de obturador de enrolar, que é usado pelo formato de câmera CMOS mais moderno. A escolha deve ser feita com base nos requisitos específicos de cada aplicação. Os sensores de obturador global se destacam em aplicações que exigem captura de movimento de alta qualidade e imagens sem distorção, em contraste, as persianas podem fornecer altas velocidades às custas de artefatos adicionais que, para a maioria das aplicações, não interferem no uso. A SInoseen sempre se esforça para fornecer o módulo de câmera mais adequado para seus clientes.