Global shutter wordt gebruikt om bewegende objecten vast te leggen, terwijl de Rolling shutter wordt gebruikt om stilstaande beelden vast te leggen. Een Rolling shutter camera is goedkoper, vooral bij resoluties boven de 1,6 Megapixel. Een 12MP Rolling shutter camera, zoals onze MER2-1220-32U3C camera kost ongeveer 200 euro. Een 12MP Global shutter zoals onze ME2P-1230-23U3C camera kost ongeveer 1000 euro. Een Global shutter heeft grotere pixels en een grotere sensor dan een Rolling shutter camera. Hierdoor is een global shutter camera lichtgevoeliger en produceert hij scherpere beelden.
De belichtingstijd is de periode tussen het openen en sluiten van de sluiter. Tijdens deze periode val het licht op de fotogevoelige matrix van de chip en treedt het foto-elektrisch effect op, waarna foto- elektrische ladingen worden geproduceerd. Door de A/D-transformatie wordt de grijswaarde van elke pixel weergegeven. Bij een bepaalde lichtintensiteit geldt: hoe langer de sluiter openstaat, hoe langer de belichtingstijd, hoe helderder het beeld. Een lange belichtingstijd kan de baan van langzaam bewegende objecten op een beeld weergeven en een korte belichtingstijd kan dingen nauwkeuriger vastleggen.
Met de ontwikkeling van de technologie maakte de film geleidelijk plaats voor de chip en veranderde ook de besturingsmethode van de sluiter geleidelijk van mechanische besturing naar elektrische besturing. Bij gebruik van de elektrische besturingsmodus begint een nieuwe belichting wanneer de lading van de foto-elektrische eenheid volledig is geleegd. Wanneer de lading van de foto-elektrische eenheid is afgevoerd, eindigt de belichting.
Bij de Global shutter CCD/CMOS0-sensor start en stopt de camera de belichting van alle pixels in een matrix tegelijkertijd. Maar bij Rolling shutter CMOS-sensoren belicht de camera slechts één regel tegelijk, dan de tweede regel, enzovoort. Rolling shutter sensoren lezen één regel tegelijk uit, tegen de tijd dat ze de volgende camera lezen, is het object al verplaatst.
Een volledig belichtingsproces is verdeeld in 4 fasen: resetten, integreren, geheugenbewerking en uitlezen. Dit is schematisch weergegeven in figuur 3.
Het verschil tussen de Global shutter en de Rolling shutter is dat de timing van de belichting precies hetzelfde is in de verschillende lijnen van het beeld.
Zoals te zien is in afbeelding 4: in Global shutter mode begint en eindigt elke pixel in de sensor de belichting tegelijkertijd, waardoor een grote hoeveelheid geheugen nodig is. Het hele beeld kan in het geheugen geworden opgeslagen nadat de belichting is beëindigd en kan geleidelijk worden uitgelezen. Het fabricageproces van de sensor is relatief complex en de prijs is relatief hoog. Het voordeel is dat de sensor bewegende objecten met een hoge snelheid zonder vervorming kan vastleggen en dat de toepassing uitgebreider is.
In Rolling shutter mode worden verschillende lijnen van de matrix op verschillende tijden belicht terwijl de uitlees ‘golf’ door de sensor beweegt, zoals weergegeven in figuur 5: de eerste lijn wordt eerst belicht en na een uitleestijd begint de tweede lijn met belichten, enzovoort. Elke lijn wordt dus uitgelezen, waarna de volgende lijn kan worden uitgelezen.
De Rolling shutter sensor heeft per pixel slechts twee transistors nodig om elektronen te transporteren, dus minder warmteproductie en weinig ruis. Vergeleken met de Global shutter sensor is de structuur van de Rolling shutter sensor eenvoudiger en goedkoper, maar omdat elke lijn niet tegelijkertijd wordt belicht, zal deze vervorming veroorzaken bij het vastleggen van snel bewegende objecten.
Het verschil in beeldvorming tussen een Global shutter en een Rolling shutter sensor komt voornamelijk tot uiting in de dynamische beeldacquisitie.
De volgende afbeeldingen kunnen het beeldverwerkingsproces interpreteren van een Rolling shutter sensor die een rennende hond vastlegt. De hond rent van rechts naar links, wanneer de eerste lijn begint met belichten, komt de kop van de hond net het kader binnen. Wanneer de laatste lijn begint met belichten, is de hond bijna buiten het kader. Elke lijn belicht de hond op een andere positie, dus het uiteindelijke beeld toont een ‘gespleten’ hond.
Als de bewegende snelheid niet zo hoog is en de helderheid langzaam varieert, heeft het hierboven besproken probleem weinig invloed op het beeld. Meestal is het gebruik van een Global shutter sensor in plaats van een Rolling shutter sensor de meest effectieve methode in hogesnelheid toepassingen. Echter, in sommige kostengevoelige of geluidsgevoelige toepassingen, of als de gebruiker om andere redenen een Rolling shutter sensor moet gebruiken, kunnen ze de flitser gebruiken om de effecten te verzachten.
In Afbeelding 9 is het volgende te zien; wanneer het flitssignaal dat wordt afgegeven door de camera hoog is, knippert de flitser. Soms gebeurt dit ook wanneer het flitssignaal laag is. Wanneer de flitser knippert, worden alle lijnen tegelijkertijd belicht zodat het beeld geen vervorming heeft.
Er zijn verschillende aspecten waar u op moet letten bij het gebruik van de synchroon flitsfunctie met de Rolling shutter sensor.
