L'otturatore a rullo è un metodo di acquisizione delle immagini in cui una foto (in una fotocamera) o ogni fotogramma di un video (in una videocamera) non viene catturato scattando un'istantanea dell'intera scena in un singolo istante, 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). Questo produce distorsioni prevedibili di oggetti in rapido movimento o lampi di luce rapidi. Ciò si differenzia dall'otturatore globale, in cui l'intero fotogramma viene catturato nello stesso istante. L'otturatore a rullo 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 efficacemente la sensibilità. È presente in molte fotocamere e videocamere digitali che utilizzano sensori CMOS. L'effetto è più evidente quando si riprendono condizioni di movimento estreme o lampi di luce rapidi..
Otturatore globale
Modalità otturatore globaleIn un sensore di immagine, la tecnologia global shutter consente a tutti i pixel del sensore di iniziare e interrompere l'esposizione simultaneamente per il periodo di esposizione programmato durante ogni acquisizione di immagine. Al termine del tempo di esposizione, inizia la lettura dei dati dei pixel e procede riga per riga fino a quando tutti i dati dei pixel non sono stati letti. Questo produce immagini non distorte, prive di oscillazioni o inclinazioni. I sensori con global shutter sono tipicamente utilizzati per catturare oggetti in rapido movimento.It Possono essere paragonati agli otturatori convenzionali delle fotocamere analogiche a pellicola. Come l'iride dell'occhio umano, assomigliano al diaframma di un obiettivo e sono probabilmente ciò che si ha in mente quando si pensa agli otturatori..
L'otturatore deve aprirsi alla velocità della luce quando viene azionato e chiudersi immediatamente al termine del tempo di esposizione. Tra l'apertura e la chiusura, la porzione di pellicola destinata a scattare l'immagine viene completamente esposta in un'unica soluzione (esposizione globale).
Come mostrato nella figura seguente: nella modalità global shutter, ogni pixel del sensore inizia e termina l'esposizione simultaneamente, pertanto è necessaria una grande quantità di memoria. L'intera immagine può essere memorizzata al termine dell'esposizione e letta gradualmente. Il processo di produzione del sensore è relativamente complesso e il prezzo è relativamente elevato, ma il vantaggio è che può catturare oggetti in rapido movimento senza distorsioni e le sue applicazioni sono più ampie.
Le telecamere con otturatore globale sono utilizzate in applicazioni quali il tracciamento di palline, l'automazione industriale, i robot per magazzini e i droni.monitoraggio del traffico, riconoscimento dei gesti, realtà aumentata e realtà virtualeecc.
Serranda avvolgibile
Modalità otturatore scorrevoleIn una fotocamera, le righe di pixel vengono esposte una dopo l'altra, con un offset temporale tra una riga e l'altra. Inizialmente, la riga superiore dell'immagine inizia a raccogliere la luce e termina la raccolta. Quindi, inizia la raccolta della riga successiva. Questo causa un ritardo tra l'inizio e la fine della raccolta della luce per le righe consecutive. Il tempo totale di raccolta della luce per ciascuna riga è esattamente lo stesso. Nella modalità rolling shutter, le diverse righe dell'array vengono esposte in momenti diversi man mano che l'onda di lettura attraversa il sensore, come mostrato nella figura seguente: la prima riga viene esposta per prima e, dopo un tempo di lettura, inizia l'esposizione della seconda riga e così via. Quindi, ogni riga viene letta e poi può essere letta la riga successiva. Nel sensore rolling shutter, ogni unità pixel necessita solo di due transistor per il trasporto degli elettroni, quindi si produce meno calore e si riduce il rumore. Rispetto al sensore global shutter, la struttura del sensore rolling shutter è più semplice ed economica, ma poiché ogni riga non viene esposta contemporaneamente, si possono verificare distorsioni durante la ripresa di oggetti in rapido movimento.
La fotocamera a otturatore scorrevoleViene utilizzato prevalentemente per acquisire immagini di oggetti in movimento lento, come trattori agricoli, nastri trasportatori a bassa velocità e applicazioni autonome come chioschi, scanner di codici a barre, ecc.
COME EVITARLO?
Se la velocità di movimento non è elevata e la luminosità varia lentamente, il problema discusso in precedenza ha un impatto minimo sull'immagine. Solitamente, l'utilizzo di un sensore con otturatore globale anziché con otturatore rolling è il metodo più efficace e fondamentale nelle applicazioni ad alta velocità. Tuttavia, in alcune applicazioni in cui il costo è un fattore critico o il rumore è un problema, o se l'utente è costretto a utilizzare un sensore con otturatore rolling per altri motivi, può ricorrere al flash per mitigarne gli effetti. È importante tenere presente diversi aspetti quando si utilizza la funzione flash sincronizzato con un sensore con otturatore rolling:● Non in tutti i tempi di esposizione che hanno un'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 esposizione sovrapposta, non c'è uscita del segnale stroboscopico e lo strobo non lampeggia.● Quando la durata del lampo stroboscopico è inferiore al tempo di esposizione● Quando il tempo di emissione del segnale stroboscopico è troppo breve (livello μs), le prestazioni di alcuni stroboscopi non riescono a soddisfare i requisiti di commutazione ad alta velocità, quindi lo stroboscopio non riesce a catturare il segnale stroboscopico.
Data di pubblicazione: 20 novembre 2022
