グローバルシャッターかローリングシャッターかの選択

グローバルシャッターかローリングシャッターか？

ローリングシャッターとは、静止画（静止画カメラの場合）または動画（動画カメラの場合）の各フレームを、シーン全体を一度に撮影するのではなく、シーンを垂直方向または水平方向に高速でスキャンしながら撮影する画像キャプチャ方式です。つまり、シーンの画像のすべての部分が正確に同じ瞬間に記録されるわけではありません。（ただし、再生時には、シーンの画像全体が一度に表示され、あたかもそれが一瞬の出来事であるかのように見えます。）この方式では、高速で動く物体や光の高速点滅に予測可能な歪みが生じます。これは、フレーム全体を一度に撮影する「グローバルシャッター」とは対照的です。ローリングシャッターは、機械式または電子式のいずれかです。この方式の利点は、イメージセンサーが撮影プロセス中に光子を継続的に収集できるため、感度を効果的に高めることができる点です。CMOSセンサーを搭載した多くのデジタル静止画カメラや動画カメラに採用されています。この効果は、極端な動きや光の高速点滅を撮影する際に最も顕著に現れます。.

グローバルシャッター

グローバルシャッターモードイメージセンサーでは、画像取得のたびに、プログラムされた露光時間の間、センサーのすべてのピクセルが同時に露光を開始および停止します。露光時間が終了すると、ピクセルデータの読み出しが開始され、すべてのピクセルデータが読み取られるまで行ごとに処理されます。これにより、揺れや歪みのない、歪みのない画像が得られます。グローバルシャッターセンサーは、通常、高速で移動する物体を撮影するために使用されます。It 従来のアナログフィルムカメラのレンズシャッターに例えることができます。人間の目の虹彩のようにレンズの絞りに似ており、おそらくシャッターと聞いて思い浮かべるのはこれでしょう。.

シャッターは、解除されると稲妻のように素早く開き、露光時間が経過するとすぐに閉じます。開閉の間、画像を取得するフィルム部分は全体が一度に露光されます（全体露光）。

下図に示すように、グローバルシャッターモードでは、センサーの各ピクセルが同時に露光を開始および終了するため、大容量のメモリが必要となります。露光終了後、画像全体をメモリに保存し、段階的に読み出すことができます。センサーの製造工程は比較的複雑で価格も比較的高価ですが、高速で移動する物体を歪みなく捉えることができ、用途が広いという利点があります。

グローバルシャッターカメラは、ボールトラッキング、産業オートメーション、倉庫ロボット、ドローンなどの用途で使用されています。交通監視、ジェスチャー認識、AR&VR等

ローリングシャッター

ローリングシャッターモードカメラでは、ピクセル行を1行ずつ、時間的にオフセットしながら露光します。まず、画像の最上行が光の収集を開始して完了します。次に、次の行が光の収集を開始します。これにより、連続する行の光収集の開始と終了の時間に遅延が生じます。各行の総光収集時間は全く同じです。ローリングシャッターモードでは、次の図に示すように、読み出し「波」がセンサーを通過するにつれて、アレイの異なる行が異なるタイミングで露光されます。最初の行が最初に露光され、読み出し時間が経過すると、2番目の行が露光を開始し、以下同様です。したがって、各行が読み出されてから、次の行を読み取ることができます。ローリングシャッターセンサーの各ピクセルユニットは、電子を輸送するために2つのトランジスタしか必要としないため、発熱が少なく、ノイズも少なくなります。グローバルシャッターセンサーと比較すると、ローリングシャッターセンサーの構造はよりシンプルで低コストですが、各行が同時に露光されないため、高速で移動する物体を撮影すると歪みが生じます。

ローリングシャッターカメラ主に、農業用トラクター、低速コンベアなどの低速移動物体や、キオスク端末、バーコードスキャナーなどのスタンドアロンアプリケーションを捕捉するために使用されます。

どうすれば回避できるのか？

移動速度がそれほど速くなく、明るさの変化が緩やかな場合、上述の問題は画像にほとんど影響を与えません。通常、高速アプリケーションでは、ローリングシャッターセンサーの代わりにグローバルシャッターセンサーを使用するのが最も基本的かつ効果的な方法です。ただし、コストやノイズに敏感なアプリケーション、またはユーザーが他の理由でローリングシャッターセンサーを使用する必要がある場合は、フラッシュを使用して影響を軽減できます。ローリングシャッターセンサーでシンクロフラッシュ機能を使用する際には、注意すべき点がいくつかあります。● ストロボ信号が出力されるすべての露光時間において、露光時間が短すぎたり読み出し時間が長すぎたりすると、すべてのラインの露光が重なり合わず、ストロボ信号が出力されず、ストロボが点滅しない。● ストロボの発光時間が露光時間より短い場合● ストロボ信号の出力時間が短すぎる場合（μsレベル）、一部のストロボの性能は高速スイッチングの要件を満たせず、ストロボがストロボ信号を捕捉できない。