Il rolling shutter è un metodo di acquisizione di immagini in cui viene catturata un'immagine fissa (in una macchina fotografica) o ciascun fotogramma di un video (in una videocamera), non scattando un'istantanea dell'intera scena in un singolo istante nel tempo, ma piuttosto scansionando rapidamente la scena, verticalmente o orizzontalmente. In altre parole, non tutte le parti dell'immagine della scena vengono registrate esattamente nello stesso istante. (Tuttavia, durante la riproduzione, l'intera immagine della scena viene visualizzata contemporaneamente, come se rappresentasse un singolo istante nel tempo.) Ciò produce distorsioni prevedibili di oggetti in rapido movimento o rapidi lampi di luce. Ciò è in contrasto con il "global shutter" in cui l'intero fotogramma viene catturato nello stesso istante. Il "Rolling Shutter" può essere meccanico o elettronico. Il vantaggio di questo metodo è che il sensore di immagine può continuare a raccogliere fotoni durante il processo di acquisizione, aumentando così di fatto la sensibilità. Si trova su molte fotocamere e videocamere digitali che utilizzano sensori CMOS. L'effetto è più evidente quando si immaginano condizioni estreme di movimento o il rapido lampeggiamento della luce.
Otturatore globale
Modalità otturatore globalein un sensore di immagine consente a tutti i pixel del sensore di iniziare l'esposizione e di interrompere l'esposizione simultaneamente per il periodo di esposizione programmato durante ogni acquisizione di immagini. Al termine del tempo di esposizione, inizia la lettura dei dati dei pixel che procede riga per riga finché tutti i dati dei pixel non sono stati letti. Ciò produce immagini non distorte, senza oscillazioni o distorsioni. I sensori Global Shutter vengono generalmente utilizzati per catturare oggetti in movimento ad alta velocità.It può essere paragonato agli otturatori convenzionali delle fotocamere a pellicola analogiche. Come l'iride dell'occhio umano, assomigliano all'apertura dell'obiettivo e probabilmente sono ciò che hai in mente quando pensi alle persiane.
L'otturatore deve aprirsi velocemente come un fulmine quando viene rilasciato e chiudersi immediatamente alla fine del tempo di esposizione. Tra l'apertura e la chiusura, il segmento di pellicola su cui riprendere l'immagine viene esposto interamente in una volta (esposizione globale).
Come mostrato nella figura seguente: nella modalità otturatore globale ogni pixel nel sensore inizia e termina l'esposizione simultaneamente, quindi è necessaria una grande quantità di memoria, l'intera immagine può essere archiviata nella memoria al termine dell'esposizione e può essere letta gradualmente. Il processo di produzione del sensore è relativamente complesso e il prezzo è relativamente alto, ma il vantaggio è che può catturare oggetti in movimento ad alta velocità senza distorsioni e l'applicazione è più ampia.
Le telecamere con otturatore globale vengono utilizzate in applicazioni come il tracciamento delle sfere, l'automazione industriale, i robot di magazzino, i droni, monitoraggio del traffico, riconoscimento dei gesti, AR e VRecc.
Persiana avvolgibile
Modalità tapparellain una fotocamera espone le righe di pixel una dopo l'altra, con uno sfasamento temporale da una riga a quella successiva. Inizialmente, la riga superiore dell'immagine inizia a raccogliere la luce e la termina. Quindi la riga successiva inizia a raccogliere la luce. Ciò provoca un ritardo nell'ora di fine e di inizio della raccolta della luce per file consecutive. Il tempo totale di raccolta della luce per ciascuna fila è esattamente lo stesso. In modalità tapparella, diverse linee della serie vengono esposte in momenti diversi mentre l'onda letta attraversa il sensore, come mostrato nella figura seguente: la prima linea espone per primo e, dopo un tempo di lettura, la seconda riga avvia l'esposizione e così via. Quindi, ogni riga viene letta e quindi è possibile leggere la riga successiva. Il sensore della tapparella per ciascuna unità pixel necessita solo di due transistor per trasportare gli elettroni, quindi minore produzione di calore e basso rumore. Rispetto al sensore Global Shutter, la struttura del sensore Rolling Shutter è più semplice ed economica, ma poiché ciascuna linea non è esposta contemporaneamente, produrrà distorsioni durante l'acquisizione di oggetti in movimento ad alta velocità.
La telecamera a tapparellaviene utilizzato prevalentemente per catturare oggetti che si muovono lentamente come trattori agricoli, trasportatori a bassa velocità e applicazioni autonome come chioschi, scanner di codici a barre, ecc.
COME EVITARE?
Se la velocità di movimento non è così elevata e la luminosità viene variata lentamente, il problema discusso sopra avrà poco effetto sull'immagine. Di solito, l'utilizzo di un sensore Global Shutter invece di un sensore Rolling Shutter è il metodo più fondamentale ed efficace nelle applicazioni ad alta velocità. Tuttavia, in alcune applicazioni sensibili ai costi o al rumore, o se l'utente deve utilizzare un sensore di tapparella per altri motivi, può utilizzare il flash per mitigare gli effetti. È necessario tenere presente diversi aspetti quando si utilizza la funzione di sincronizzazione flash con il sensore rolling shutter:● Non in tutto il tempo di esposizione con uscita del segnale stroboscopico, quando il tempo di esposizione è troppo breve e il tempo di lettura è troppo lungo, tutte le linee non hanno un'esposizione sovrapposta, non c'è uscita del segnale stroboscopico e lo stroboscopio non lampeggia● Quando il tempo del flash stroboscopico è inferiore al tempo di esposizione● Quando il tempo di uscita del segnale stroboscopico è troppo breve (livello μs), le prestazioni di alcune luci stroboscopiche non possono soddisfare i requisiti di commutazione ad alta velocità, quindi la luce stroboscopica non riesce a catturare il segnale stroboscopico
Orario di pubblicazione: 20 novembre 2022
