在某些特殊視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域(如高清抓拍)，用戶(hù)抱怨所采用CMOS圖像傳感器的攝像機(jī)不能滿(mǎn)足要求。CMOS傳感器的工作方式，并不是通過(guò)一個(gè)信號(hào)線(xiàn)就可以控制曝光的開(kāi)始和結(jié)束。傳感器的感光二極管不停的在捕獲入射光子并轉(zhuǎn)換成電子存儲(chǔ)在電荷井中，控制部分可以將其讀出或清零，但不能停止曝光。在這個(gè)過(guò)程中，并沒(méi)有實(shí)際意義上的快門(mén)存在，這也叫電子快門(mén)。那么電子快門(mén)是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
一種是Rolling Shutter(卷簾式快門(mén))。對(duì)任一像素，在曝光開(kāi)始時(shí)現(xiàn)將其清零，然后等待曝光時(shí)間過(guò)后，將信號(hào)值讀出。數(shù)據(jù)讀出采用串行方式，所以清零/曝光/讀出也只能逐行順序進(jìn)行，通常是從上至下。Rolling Shutter可以達(dá)到更高的像素和幀率，但由于掃描速度和數(shù)據(jù)讀出速度的差異，無(wú)法實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)有的閃光燈同步。但當(dāng)曝光不當(dāng)或物體移動(dòng)較快時(shí)，會(huì)出現(xiàn)部分曝光、傾斜、抖動(dòng)等現(xiàn)象。這一特性催生了長(zhǎng)延時(shí)閃光燈的誕生，以解決現(xiàn)有Rolling Shutter模式下的閃光同步問(wèn)題。
另外一種是Global Shutter(全局快門(mén))。在每個(gè)像素處增加了采樣保持單元，在指定時(shí)間達(dá)到后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣然后順序讀出，這樣雖然后讀出的像素仍然在進(jìn)行曝光，但存儲(chǔ)在采樣保持單元中的數(shù)據(jù)卻并未改變。相當(dāng)于是整體統(tǒng)一進(jìn)行一次性曝光。Global Shutter曝光時(shí)間更短，適合抓拍場(chǎng)合應(yīng)用。但由于增加了每個(gè)像素的元件數(shù)目，使得填充系數(shù)降低，所以很難設(shè)計(jì)出高像素?cái)?shù)的傳感器，另外采樣保持單元還引入了新的噪音源，增加了RMS 讀出噪聲。
通常情況下，曝光時(shí)間短的應(yīng)用(如小于500μs)適合Global Shutter;曝光時(shí)間長(zhǎng)(如大于500μs)時(shí)，選擇Rolling Shutter可以實(shí)現(xiàn)更低的噪聲和更高的幀率。目前，很多圖像傳感器廠(chǎng)商也在將Global Shutter技術(shù)引入安防監(jiān)控用的芯片中，相信很快就會(huì)有配合傳統(tǒng)閃光燈高清抓拍應(yīng)用的高性?xún)r(jià)比產(chǎn)品面市。
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