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(shí)間里，快門類型對(duì)拍攝視頻并沒有什么影響，但是另外5%的時(shí)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(shí)并不是所有像素同時(shí)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(shí)感光，在任意一個(gè)時(shí)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(dòng)到下方，滑過整個(gè)傳感器。因此在任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，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(duì)拍靜態(tài)照片來說這并不是問題，但在拍攝視頻時(shí)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(dòng)的物體時(shí)。用全局快門方式拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體，假如曝光時(shí)間過長，照片會(huì)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(dòng)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(huì)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(huì)在畫面瞬間的“亮、暗”（類似閃光燈）切換時(shí)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(duì)這種現(xiàn)象的解釋：何時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？何時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？對(duì)多數(shù)相機(jī)來說，快門的“卷簾”速度是130秒，大部分運(yùn)動(dòng)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(dòng)的物體，比如飛機(jī)螺旋槳，這種效果就會(huì)非常明顯。但拍攝高速物體并不是唯一會(huì)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(duì)外拍攝照片，比如一個(gè)人，此時(shí)也會(huì)出現(xiàn)卷簾快門效果。下面有一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖，模擬了一塊1010傳感器在這種情況下會(huì)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(gè)像素邊加一個(gè)“電荷存儲(chǔ)器”，通俗得說就是把電荷存儲(chǔ)起來，然后“集體”控制曝光時(shí)間。電荷存儲(chǔ)器是沒有辦法感光的，但又必須占用每個(gè)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(gè)問題，全局快門后，電菏的存儲(chǔ)位置變了，以前滾動(dòng)快門的時(shí)候，存儲(chǔ)在最不易受電流干擾的區(qū)域，現(xiàn)在必須存儲(chǔ)于相對(duì)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(huì)有殘留的暗電流，這個(gè)東西受干擾后會(huì)放大噪聲，CMOS的靈敏度同樣會(huì)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