25/08/21Ym myd delweddu digidol, ychydig o ffactorau technegol sy'n dylanwadu cymaint ar ansawdd delwedd â'r math o gaead electronig yn eich synhwyrydd. P'un a ydych chi'n tynnu lluniau o brosesau diwydiannol cyflym, yn ffilmio dilyniannau sinematig, neu'n dal ffenomenau seryddol gwan, mae'r dechnoleg caead y tu mewn i'ch camera CMOS yn chwarae rhan hanfodol yn y ffordd y bydd eich delwedd derfynol yn troi allan.
Mae dau fath amlwg o gaeadau electronig CMOS, caeadau byd-eang a chaeadau rholio, yn defnyddio dulliau gwahanol iawn o ddatgelu a darllen golau o synhwyrydd. Mae deall eu gwahaniaethau, eu cryfderau a'u cyfaddawdau yn hanfodol os ydych chi am baru eich system ddelweddu â'ch cymhwysiad.
Bydd yr erthygl hon yn egluro beth yw caeadau electronig CMOS, sut mae caeadau byd-eang a rholio yn gweithio, sut maen nhw'n perfformio mewn sefyllfaoedd byd go iawn, a sut i benderfynu pa un sydd orau i chi.
Beth yw Caeadau Electronig CMOS?
Synhwyrydd CMOS yw calon y rhan fwyaf o gamerâu modern. Mae'n gyfrifol am drosi golau sy'n dod i mewn yn signalau trydanol y gellir eu prosesu'n ddelwedd. Y "caead" mewnCamera CMOSnid yw o reidrwydd yn llen fecanyddol—mae llawer o ddyluniadau modern yn dibynnu ar gaead electronig sy'n rheoli sut a phryd mae picseli yn dal golau.
Yn wahanol i gaead mecanyddol sy'n blocio golau'n gorfforol, mae caead electronig yn gweithio trwy gychwyn a stopio llif y gwefr o fewn pob picsel. Mewn delweddu CMOS, mae dau bensaernïaeth caead electronig sylfaenol: caead byd-eang a chaead rholio.
Pam mae gwahaniaethu'n bwysig? Oherwydd bod y dull amlygu a'r darlleniad yn effeithio'n uniongyrchol ar:
● Rendro symudiad ac ystumio
● Crynodeb delwedd
● Sensitifrwydd golau isel
● Cyfradd ffrâm a latency
● Addasrwydd cyffredinol ar gyfer gwahanol fathau o ffotograffiaeth, fideo, a delweddu gwyddonol
Deall Caead Byd-eang
Ffynhonnell: Synhwyrydd Caead Byd-eang GMAX3405
Sut Mae Caead Byd-eang yn Gweithio
Mae camerâu caead byd-eang CMOS yn dechrau ac yn gorffen eu hamlygiad ar yr un pryd ar draws y synhwyrydd cyfan. Cyflawnir hyn gan ddefnyddio 5 neu fwy o drawsnewidyddion fesul picsel, a 'storagenod' sy'n dal y gwefrau ffotoelectron a gafwyd yn ystod y darlleniad. Dyma ddilyniant yr amlygiad:
1. Dechreuwch yr amlygiad ar yr un pryd ym mhob picsel trwy glirio'r gwefrau a gafwyd i'r ddaear.
2. Arhoswch am yr amser amlygiad a ddewiswyd.
3. Ar ddiwedd yr amlygiad, symudwch y gwefrau a gafwyd i'r nod storio ym mhob picsel, gan orffen amlygiad y ffrâm honno.
4. Rhes wrth res, symudwch electronau i mewn i gynhwysydd darllen y picsel, ac ail-gyflwynwch y foltedd cronedig i'r bensaernïaeth darllen, gan arwain at y trawsnewidyddion analog-i-ddigidol (ADCs). Fel arfer, gellir cyflawni'r amlygiad nesaf ar yr un pryd â'r cam hwn.
Manteision Caead Byd-eang
● Dim Ystumio Symudiad – Mae pynciau symudol yn cadw eu siâp a'u geometreg heb y gogwydd na'r siglo a all ddigwydd gyda darlleniad dilyniannol.
● Cipio Cyflymder Uchel – Yn ddelfrydol ar gyfer rhewi symudiad mewn golygfeydd sy'n symud yn gyflym, fel mewn chwaraeon, roboteg, neu reoli ansawdd gweithgynhyrchu.
● Oedi Isel – Mae'r holl ddata delwedd ar gael ar unwaith, gan alluogi cydamseru manwl gywir â digwyddiadau allanol, fel curiadau laser neu oleuadau strob.
Cyfyngiadau Caead Byd-eang
● Sensitifrwydd Golau Is – Mae rhai dyluniadau picsel caead byd-eang yn aberthu effeithlonrwydd casglu golau i ddarparu ar gyfer y gylchedwaith sydd ei angen ar gyfer amlygiad ar yr un pryd.
● Cost a Chymhlethdod Uwch – Mae cynhyrchu yn fwy heriol, gan arwain yn aml at brisiau uwch o'i gymharu â chymheiriaid caeadau rholio.
● Potensial ar gyfer Sŵn Cynyddol – Yn dibynnu ar ddyluniad y synhwyrydd, gall yr electroneg ychwanegol fesul picsel arwain at sŵn darllen ychydig yn uwch.
Deall Caead Rholio
Sut mae Caead Rholio yn Gweithio
Gan ddefnyddio dim ond 4 transistor a dim nod storio, mae'r ffurf symlach hon o ddyluniad picsel CMOS yn arwain at weithrediad caead electronig mwy cymhleth. Mae picseli caead rholio yn cychwyn ac yn atal amlygiad y synhwyrydd un rhes ar y tro, gan 'rolio' i lawr y synhwyrydd. Dilynir y dilyniant gyferbyn (a ddangosir hefyd yn y ffigur) ar gyfer pob amlygiad:
Ffigur: Proses caead rholio ar gyfer synhwyrydd camera 6x6 picsel
Mae'r ffrâm gyntaf yn dechrau'r amlygiad (melyn) ar frig y synhwyrydd, gan ysgubo i lawr ar gyfradd o un llinell fesul amser llinell. Unwaith y bydd yr amlygiad wedi'i gwblhau ar gyfer y llinell uchaf, mae'r darlleniad (porffor) ac yna dechrau'r amlygiad nesaf (glas) yn ysgubo i lawr y synhwyrydd.
1. Dechreuwch amlygiad i res uchaf y synhwyrydd trwy glirio'r gwefrau a gafwyd i'r ddaear.
2. Ar ôl i'r 'amser rhes' fynd heibio, symudwch i ail res y synhwyrydd a dechreuwch yr amlygiad, gan ailadrodd i lawr y synhwyrydd.
3. Unwaith y bydd yr amser amlygiad gofynnol wedi dod i ben ar gyfer y rhes uchaf, terfynwch yr amlygiad trwy anfon y gwefrau a gafwyd trwy'r bensaernïaeth darlleniad. Yr amser a gymerir i wneud hyn yw'r 'amser rhes'.
4. Cyn gynted ag y bydd darlleniad wedi'i gwblhau ar gyfer rhes, mae'n barod i ddechrau'r amlygiad eto o Gam 1, hyd yn oed os yw hynny'n golygu gorgyffwrdd â rhesi eraill sy'n perfformio'r amlygiad blaenorol.
Manteision Caead Rholio
●Perfformiad Gwell mewn Golau Isel– Gall y dyluniadau picsel flaenoriaethu casglu golau, gan wella'r gymhareb signal-i-sŵn mewn amodau pylu.
●Ystod Dynamig Uwch– Gall dyluniadau darlleniad dilyniannol drin uchafbwyntiau mwy disglair a chysgodion tywyllach yn fwy graslon.
●Mwy Fforddiadwy– Mae synwyryddion CMOS caead rholio yn fwy cyffredin ac yn fwy cost-effeithiol i'w cynhyrchu.
Cyfyngiadau Caead Rholio
●Arteffactau Symudiad– Gall pynciau sy'n symud yn gyflym ymddangos yn ystumiedig neu'n blygu, a elwir yn “effaith caead rholio”.
●Effaith Jello mewn Fideo– Gall lluniau llaw gyda dirgryniad neu banio cyflym achosi siglo yn y ddelwedd.
●Heriau Cydamseru– Llai delfrydol ar gyfer cymwysiadau sydd angen amseru manwl gywir gyda digwyddiadau allanol.
Caead Rholio Byd-eang vs. Caead Rholio: Cymhariaeth Ochr yn Ochr
Dyma olwg lefel uchel o sut mae caeadau rholio a chaeadau byd-eang yn cymharu:
| Nodwedd | Caead Rholio | Caead Byd-eang |
| Dyluniad Picsel | 4-transistor (4T), dim nod storio | 5+ transistor, yn cynnwys nod storio |
| Sensitifrwydd Golau | Ffactor llenwi uwch, wedi'i addasu'n hawdd i fformat wedi'i oleuo'n ôl → QE uwch | Ffactor llenwi is, BSI yn fwy cymhleth |
| Perfformiad Sŵn | Sŵn darllen is yn gyffredinol | Gall fod â sŵn ychydig yn uwch oherwydd cylchedwaith ychwanegol |
| Ystumio Symudiad | Posibl (effaith gogwydd, siglo, jeli) | Dim — pob picsel yn cael ei amlygu ar yr un pryd |
| Potensial Cyflymder | Gall orgyffwrdd amlygiadau a darllen rhesi lluosog; yn aml yn gyflymach mewn rhai dyluniadau | Wedi'i gyfyngu gan ddarlleniad ffrâm lawn, er y gall darlleniad hollt helpu |
| Cost | Cost gweithgynhyrchu is | Cost gweithgynhyrchu uwch |
| Achosion Defnydd Gorau | Delweddu golau isel, sinematograffeg, ffotograffiaeth gyffredinol | Cipio symudiadau cyflym, archwilio diwydiannol, metroleg fanwl gywir |
Gwahaniaethau Perfformiad Craidd
Mae picseli caead rholio fel arfer yn defnyddio dyluniad 4-transistor (4T) heb nod storio, tra bod caeadau byd-eang angen 5 neu fwy o drawsnewidyddion fesul picsel ynghyd â chylchedau ychwanegol i storio ffotoelectronau cyn eu darllen allan.
●Ffactor Llenwi a Sensitifrwydd– Mae'r bensaernïaeth 4T symlach yn caniatáu ffactor llenwi picsel uwch, sy'n golygu bod mwy o arwyneb pob picsel wedi'i neilltuo i gasglu golau. Mae'r dyluniad hwn, ynghyd â'r ffaith y gellir addasu synwyryddion caead rholio yn haws i fformat wedi'i oleuo o'r cefn, yn aml yn arwain at effeithlonrwydd cwantwm uwch.
●Perfformiad Sŵn– Mae llai o drawsnewidyddion a chylchedau llai cymhleth yn gyffredinol yn golygu bod caeadau rholio yn arddangos sŵn darllen is, gan eu gwneud yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau golau isel.
●Potensial Cyflymder– Gall caeadau rholio fod yn gyflymach mewn rhai pensaernïaethau oherwydd eu bod yn caniatáu amlygiad a darlleniad sy'n gorgyffwrdd, er bod hyn yn ddibynnol iawn ar ddyluniad synwyryddion ac electroneg darlleniad.
Cost a Gweithgynhyrchu – Mae symlrwydd picseli caead rholio fel arfer yn cyfieithu i gostau cynhyrchu is o'i gymharu â chaeadau byd-eang.
Ystyriaethau a Thechnegau Uwch
Caead Ffug-Fyd-eang
Mewn sefyllfaoedd lle gallwch reoli'n fanwl gywir pryd mae golau'n cyrraedd y synhwyrydd—fel defnyddio ffynhonnell golau LED neu laser sy'n cael ei sbarduno gan galedwedd—gallwch gyflawni canlyniadau "tebyg i rai byd-eang" gyda chaead rholio. Mae'r dull caead ffug-fyd-eang hwn yn cydamseru'r goleuo â'r ffenestr amlygiad, gan leihau arteffactau symudiad heb fod angen dyluniad caead byd-eang gwirioneddol.
Gorgyffwrdd Delwedd
Gall synwyryddion caead rholio ddechrau amlygu'r ffrâm nesaf cyn i ddarlleniad y ffrâm gyfredol gael ei gwblhau. Mae'r amlygiad gorgyffwrdd hwn yn gwella'r cylch dyletswydd ac mae'n fuddiol ar gyfer cymwysiadau cyflym lle mae dal y nifer uchaf o fframiau yr eiliad yn hanfodol, ond gall gymhlethu arbrofion sy'n sensitif i amseru.
Darlleniad Rhes Lluosog
Gall llawer o gamerâu CMOS cyflym ddarllen mwy nag un rhes o bicseli ar y tro. Mewn rhai moddau, darllenir rhesi mewn parau; mewn dyluniadau uwch, gellir darllen hyd at bedair rhes ar yr un pryd, gan leihau cyfanswm yr amser darllen ffrâm yn effeithiol.
Pensaernïaeth Synhwyrydd Hollt
Gall caeadau rholio a chaeadau byd-eang ddefnyddio cynllun synhwyrydd hollt, lle mae'r synhwyrydd delwedd wedi'i rannu'n fertigol yn ddwy hanner, pob un â'i rhes ei hun o ADCs.
● Mewn synwyryddion hollti caead rholio, mae'r darlleniad yn aml yn dechrau o'r canol ac yn rholio allan tuag at y brig a'r gwaelod, gan leihau'r latency ymhellach.
● Mewn dyluniadau caead byd-eang, gall darlleniad hollt wella cyfraddau fframiau heb newid cydamseredd amlygiad.
Sut i Ddewis ar gyfer Eich Cais: Caead Rholio neu Fyd-eang?
Gallai'r caead byd-eang fod o fudd i gymwysiadau
● Angen amseru digwyddiadau o fanwl gywirdeb uchel
● Angen amseroedd amlygiad byr iawn
● Angen oedi is-filieiliad cyn dechrau caffaeliad i gydamseru â digwyddiad
● Cipio symudiad neu ddeinameg ar raddfa fawr ar raddfa amser debyg neu gyflymach i gaead rholio
● Angen caffael ar yr un pryd ar draws y synhwyrydd, ond ni all reoli ffynonellau golau i ddefnyddio caead ffug-fyd-eang ar draws ardal fawr
Gallai'r caead rholio fod o fudd i gymwysiadau
● Cymwysiadau heriol mewn golau isel: Mae effeithlonrwydd cwantwm ychwanegol a sŵn is camerâu caead rholio yn aml yn arwain at well signal sŵn (SNR)
● Cymwysiadau cyflymder uchel lle nad yw union gydamseroldeb ar draws y synhwyrydd yn bwysig, neu lle mae'r oedi'n fach o'i gymharu ag amserlenni arbrofol
● Cymwysiadau mwy cyffredinol eraill lle mae symlrwydd gweithgynhyrchu a chost is camerâu caead rholio yn fuddiol
Camdybiaethau Cyffredin
1. "Mae caead rholio bob amser yn ddrwg."
Ddim yn wir—mae caeadau rholio yn ddelfrydol ar gyfer llawer o achosion defnydd ac yn aml yn perfformio'n well na chaeadau byd-eang mewn golau isel ac ystod ddeinamig.
2. "Mae caead byd-eang bob amser yn well."
Er bod cipio heb ystumio yn fantais, gall y cyfaddawdau o ran cost, sŵn a sensitifrwydd fod yn drech na manteision delweddu arafach.
3. "Ni allwch ffilmio fideo gyda chaead rholio."
Mae llawer o gamerâu sinema pen uchel yn defnyddio caeadau rholio yn effeithiol; gall technegau saethu gofalus leihau arteffactau.
4. "Mae caeadau byd-eang yn dileu pob aneglurder symudiad."
Maent yn atal ystumio geometrig, ond gall aneglurder symudiad o amseroedd amlygiad hir ddigwydd o hyd.
Casgliad
Mae'r dewis rhwng technoleg caead byd-eang a rholio mewn camera CMOS yn dibynnu ar y cydbwysedd rhwng trin symudiadau, sensitifrwydd golau, cost, ac anghenion penodol eich cymhwysiad.
● Os oes angen i chi ddal golygfeydd sy'n symud yn gyflym heb ystumio, y caead byd-eang yw'r dewis clir.
● Os ydych chi'n blaenoriaethu perfformiad golau isel, ystod ddeinamig, a chyllideb, mae'r caead rholio yn aml yn darparu'r canlyniadau gorau.
Mae deall y gwahaniaethau hyn yn sicrhau y gallwch ddewis yr offeryn cywir—boed ar gyfer delweddu gwyddonol, monitro diwydiannol, neu gynhyrchu creadigol.
Cwestiynau Cyffredin
Pa fath o gaead sy'n well ar gyfer ffotograffiaeth o'r awyr neu fapio drôn?
Ar gyfer mapio, arolygu ac archwilio lle mae cywirdeb geometrig yn hanfodol, mae caead byd-eang yn cael ei ffafrio i osgoi ystumio. Fodd bynnag, ar gyfer fideo awyr creadigol, gall caead rholio barhau i ddarparu canlyniadau rhagorol os yw symudiadau'n cael eu rheoli.
Sut mae dewis caead yn effeithio ar ddelweddu mewn golau isel?
Yn gyffredinol, mae gan gaeadau rholio fantais o ran perfformiad mewn golau isel oherwydd gall eu dyluniadau picsel flaenoriaethu effeithlonrwydd casglu golau. Efallai y bydd angen cylchedwaith mwy cymhleth ar gaeadau byd-eang a all leihau sensitifrwydd ychydig, er bod dyluniadau modern yn cau'r bwlch hwn.
Sut mae math o gaead yn effeithio arcamera gwyddonol?
Mewn delweddu gwyddonol cyflym—megis olrhain gronynnau, dynameg celloedd, neu falisteg—mae caead byd-eang yn aml yn hanfodol i osgoi ystumio symudiad. Ond ar gyfer microsgopeg fflwroleuedd golau isel, maecamera sCMOSgellir dewis gyda chaead rholio i wneud y mwyaf o sensitifrwydd ac ystod ddeinamig.
Pa un sy'n well ar gyfer archwiliad diwydiannol?
Yn y rhan fwyaf o dasgau arolygu diwydiannol—yn enwedig y rhai sy'n cynnwys symud gwregysau cludo, roboteg, neu weledigaeth beiriannol—caead byd-eang yw'r dewis mwy diogel i sicrhau mesuriadau manwl gywir heb wallau geometrig a achosir gan symudiad.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Cedwir pob hawl. Wrth ddyfynnu, cydnabyddwch y ffynhonnell:www.tucsen.com
