攝像機(jī)全局快門與果凍效應(yīng)

1、攝像機(jī)全局快門與果凍效應(yīng)2015031103BTE隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，CMOS成像器件越來越多的應(yīng)用于我們的攝像機(jī)中，而CMOS攝像機(jī)大多數(shù)采用了卷簾式電子快門，在95%的時間里，快門類型對拍攝視頻并沒有什么影響，但是另外5%的時間中它的影響卻非常大。本文我們就來了解一下什么是卷簾快門，以及它如何影響我們的拍攝。卷簾快門和全局快門卷簾快門和全局快門卷簾快門，通常用于CMOS傳感器。使用這種快門，傳感器在曝光時并不是所有像素同時感光的，而

2、是每行像素按照順序依次感光。全局快門的工作方式就像我們通常想象的那樣，所有像素同時感光，在任意一個時間點(diǎn)，所有像素都接受相同的光量。想象一下有一道光從傳感器上上方以一定速度運(yùn)動到下方，滑過整個傳感器。因此在任意一個時間點(diǎn)時，傳感器上部和下部感受的光量是不同的。下面是卷簾快門和全局快門工作過程的示意圖：一般來說，CCD傳感器多用全局快門，CMOS傳感器多用卷簾快門。制造商為傳感器選擇某一種快門需要考慮多種因素：處理速度、電耗、成本以及復(fù)雜

3、性等等。對拍靜態(tài)照片來說這并不是問題，但在拍攝視頻時選擇哪一種快門就變得很重要了，特別是在拍攝高速運(yùn)動的物體時。用全局快門方式拍攝高速運(yùn)動物體，假如曝光時間過長，照片會產(chǎn)生像糊現(xiàn)象。而用卷簾快門方式拍攝，逐行掃描速度不夠(比運(yùn)動物體速度慢)，拍攝結(jié)果就可能出現(xiàn)“傾斜”、“搖擺不定”或“部分曝光”等任一種情況。這種卷簾快門方式拍攝出現(xiàn)的現(xiàn)象，就定義為果凍效應(yīng)果凍效應(yīng)(會產(chǎn)生像果凍一樣的形變)下圖是不同攝像機(jī)拍攝的效果，可以直觀的比較出其效

4、果果凍效應(yīng)會在畫面瞬間的“亮、暗”（類似閃光燈）切換時殘留下明顯的“亮、暗”區(qū)域的界限快速橫移：橫平豎直的畫面變得歪斜快速旋轉(zhuǎn)變形下面這段視頻是用卷簾快門拍攝飛機(jī)螺旋槳的畫面：下面是對這種現(xiàn)象的解釋：何時會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？何時會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？對多數(shù)相機(jī)來說，快門的“卷簾”速度是130秒，大部分運(yùn)動物體的變化都不是很明顯。但是如果你拍攝的是高速運(yùn)動的物體，比如飛機(jī)螺旋槳，這種效果就會非常明顯。但拍攝高速物體并不是唯一會出問題的情況，想象一下

5、你坐在高速行駛的汽車中，透過窗戶對外拍攝照片，比如一個人，此時也會出現(xiàn)卷簾快門效果。下面有一個簡單的示意圖，模擬了一塊1010傳感器在這種情況下會出現(xiàn)的情況：為何為何CMOSCMOS不做成全局快門不做成全局快門CMOS實(shí)現(xiàn)全局快門的唯一方式就是在每個像素邊加一個“電荷存儲器”，通俗得說就是把電荷存儲起來，然后“集體”控制曝光時間。電荷存儲器是沒有辦法感光的，但又必須占用每個像素的“光敏二極管”的有效面積。這樣一來，像素的實(shí)際感光的光敏二

6、極管就小得多了。這就導(dǎo)致CMOS的靈敏度大幅度降低（不是降一點(diǎn)，而是大幅度降低）另一個問題，全局快門后，電菏的存儲位置變了，以前滾動快門的時候，存儲在最不易受電流干擾的區(qū)域，現(xiàn)在必須存儲于相對敏感區(qū)域，這樣特別容易受暗電流的干擾，始終受光線照射的CMOS，它是不可能完全靠電子快門去切斷真正的光通路的（完全清零），總會有殘留的暗電流，這個東西受干擾后會放大噪聲，CMOS的靈敏度同樣會大幅度降低。所以基于以上技術(shù)難點(diǎn)，“全域電子快門”在CM