25/08/21Katika ulimwengu wa picha za kidijitali, vipengele vichache vya kiufundi huathiri ubora wa picha kama vile aina ya shutter ya kielektroniki kwenye kitambuzi chako. Iwe unapiga michakato ya kasi ya juu ya viwanda, unarekodi mfululizo wa sinema, au unanasa matukio hafifu ya unajimu, teknolojia ya shutter ndani ya kamera yako ya CMOS ina jukumu muhimu katika jinsi picha yako ya mwisho inavyokuwa.
Aina mbili kuu za vifunga vya kielektroniki vya CMOS, vifunga vya kimataifa na vifunga vya kusongesha, huchukua mbinu tofauti sana za kufichua na kusoma mwanga kutoka kwa kihisi. Kuelewa tofauti zao, nguvu, na ubadilishanaji ni muhimu ikiwa unataka kulinganisha mfumo wako wa picha na programu yako.
Makala haya yataeleza shutters za kielektroniki za CMOS ni nini, jinsi shutter za kimataifa na zinazozunguka zinavyofanya kazi, jinsi zinavyofanya kazi katika hali halisi, na jinsi ya kuamua ni ipi iliyo bora kwako.
Shutter za Kielektroniki za CMOS ni nini?
Sensor ya CMOS ndio moyo wa kamera nyingi za kisasa. Ina jukumu la kubadilisha mwanga unaoingia kuwa mawimbi ya umeme ambayo yanaweza kuchakatwa kuwa picha. "Kifunga" katika aKamera ya CMOSsi lazima pazia la kimakenika—miundo mingi ya kisasa hutegemea shutter ya kielektroniki ambayo hudhibiti jinsi na wakati saizi zinanasa mwanga.
Tofauti na shutter ya mitambo ambayo huzuia mwanga, shutter ya kielektroniki hufanya kazi kwa kuanza na kusimamisha mtiririko wa chaji ndani ya kila pikseli. Katika upigaji picha wa CMOS, kuna usanifu wa msingi wa shutter za elektroniki: shutter ya kimataifa na shutter ya kusongesha.
Kwa nini tofauti ni muhimu? Kwa sababu njia ya mfiduo na usomaji huathiri moja kwa moja:
● Utoaji wa mwendo na upotoshaji
● Ukali wa picha
● Unyeti wa mwanga wa chini
● Kiwango cha fremu na muda wa kusubiri
● Ufaafu wa jumla wa aina tofauti za upigaji picha, video na upigaji picha wa kisayansi
Kuelewa Global Shutter
Chanzo: GMAX3405 Global Shutter Sensorer
Jinsi Global Shutter Inafanya kazi
Kamera za shutter za CMOS Global huanza na kumalizia kufichua kwa wakati mmoja kwenye kihisi kizima. Hii inafanikiwa kwa kutumia transistors 5 au zaidi kwa kila pikseli, na 'storagenodi' ambayo hushikilia chaji za photoelectron zilizopatikana wakati wa kusoma. Mlolongo wa mfiduo ni kama ifuatavyo:
1. Anza kufichuliwa kwa wakati mmoja katika kila pikseli kwa kufuta chaji ulizopata hadi ardhini.
2. Subiri muda uliochaguliwa wa mfiduo.
3. Mwishoni mwa kukaribia aliyeambukizwa, sogeza gharama zilizopatikana kwenye nodi ya hifadhi katika kila pikseli, ukimaliza kufichua kwa fremu hiyo.
4. Safu kwa safu mlalo, sogeza elektroni kwenye capacitor ya kusoma ya pikseli, na urejeshe voltage iliyokusanywa kwenye usanifu wa usomaji, ukiishia kwa vigeuzi vya analogi hadi dijiti (ADCs). Mfiduo unaofuata kwa kawaida unaweza kufanywa wakati huo huo na hatua hii.
Manufaa ya Global Shutter
● Hakuna Upotoshaji Mwendo - Masomo yanayosonga huhifadhi umbo na jiometri bila mkunjo au tetemeko linaloweza kutokea kwa usomaji mfuatano.
● Kinasa kwa Kasi ya Juu - Inafaa kwa mwendo wa kuganda katika matukio yanayosonga haraka, kama vile katika michezo, robotiki au udhibiti wa ubora wa utengenezaji.
● Muda wa Muda wa Chini - Data yote ya picha inapatikana kwa wakati mmoja, hivyo basi kuwezesha usawazishaji sahihi na matukio ya nje, kama vile mipigo ya leza au taa za midundo.
Mapungufu ya Global Shutter
● Unyeti wa Mwangaza wa Chini - Baadhi ya miundo ya pikseli za kiulimwengu hupoteza ufanisi wa kukusanya mwanga ili kushughulikia sakiti inayohitajika kwa mwangaza kwa wakati mmoja.
● Gharama ya Juu na Ugumu - Utengenezaji ni changamoto zaidi, mara nyingi husababisha bei ya juu ikilinganishwa na wenzao wa shutter.
● Uwezo wa Kuongezeka kwa Kelele - Kulingana na muundo wa kihisi, vifaa vya elektroniki vya ziada kwa kila pikseli vinaweza kusababisha kelele ya juu kidogo ya kusoma.
Kuelewa Rolling Shutter
Jinsi Rolling Shutter Inafanya kazi
Kwa kutumia transistors 4 tu na hakuna nodi ya kuhifadhi, aina hii rahisi zaidi ya muundo wa pikseli ya CMOS inaongoza kwa operesheni ngumu zaidi ya shutter ya elektroniki. Pikseli za shutter zinazoviringika huanza na kusimamisha ufichuzi wa kitambuzi safumlalo moja kwa wakati, 'kusogeza' chini kitambuzi. Mlolongo kinyume (pia umeonyeshwa kwenye takwimu) hufuatwa kwa kila mfiduo:
Kielelezo: Mchakato wa shutter ya kusongesha kwa kihisi cha kamera ya pikseli 6x6
Fremu ya kwanza huanza kufichua (njano) juu ya kitambuzi, ikifagia kuelekea chini kwa kasi ya mstari mmoja kwa kila wakati wa mstari. Mara tu mwangaza unapokamilika kwa mstari wa juu, kusoma nje (zambarau) na kufuatiwa na kuanza kwa mfiduo unaofuata (bluu) kufagia chini kihisi.
1. Anza kufichuliwa kwenye safu mlalo ya juu ya kitambuzi kwa kufuta gharama ulizopata chini.
2. Baada ya 'saa mlalo' kupita, nenda kwenye safu mlalo ya pili ya kitambuzi na uanze kufichua, ukirudia chini kitambuzi.
3. Baada ya muda ulioombwa wa kukaribia aliyeambukizwa kukamilika kwa safu mlalo ya juu, malizia kukaribia aliyeambukizwa kwa kutuma gharama ulizopata kupitia usanifu wa usomaji. Wakati unaochukuliwa kufanya hivi ni 'saa ya safu'.
4. Mara tu usomaji unapokamilika kwa safu mlalo, itakuwa tayari kuanza kukaribia aliyeambukizwa tena kutoka Hatua ya 1, hata kama hiyo inamaanisha kuingiliana na safu mlalo nyingine zinazotekeleza mfiduo uliopita.
Faida za Rolling Shutter
●Utendaji Bora wa Mwanga wa Chini- Miundo ya pikseli inaweza kutanguliza mkusanyiko wa mwanga, kuboresha uwiano wa mawimbi hadi kelele katika hali hafifu.
●Safu ya Juu ya Nguvu- Miundo ya usomaji mfuatano inaweza kushughulikia vivutio angavu na vivuli vyeusi kwa uzuri zaidi.
●Nafuu Zaidi- Sensorer za CMOS za shutter ni za kawaida zaidi na ni za gharama nafuu kutengeneza.
Mapungufu ya Rolling Shutter
●Mabaki ya Mwendo- Masomo yanayosonga haraka yanaweza kuonekana kama yaliyopinda au yaliyopinda, inayojulikana kama "athari ya shutter inayozunguka."
●Athari ya Jello kwenye Video- Picha zinazoshikiliwa kwa mkono zenye mtetemo au kugeuza haraka haraka zinaweza kusababisha mtetemo kwenye picha.
●Changamoto za Usawazishaji- Inayofaa kidogo kwa programu zinazohitaji muda sahihi na matukio ya nje.
Global dhidi ya Rolling Shutter: Ulinganisho wa Upande kwa Upande
Hapa kuna mwonekano wa hali ya juu wa jinsi vifungashio vinavyozunguka na vya kimataifa vinalinganishwa:
| Kipengele | Shutter ya Rolling | Shutter ya Ulimwenguni |
| Muundo wa Pixel | 4-transistor (4T), hakuna nodi ya kuhifadhi | 5+ transistors, inajumuisha nodi ya kuhifadhi |
| Unyeti wa Mwanga | Kipengele cha juu zaidi cha kujaza, ambacho hurekebishwa kwa urahisi kwa umbizo lililoangaziwa nyuma → QE ya juu zaidi | Sababu ya chini ya kujaza, BSI ngumu zaidi |
| Utendaji wa Kelele | Kwa ujumla kelele ya chini ya kusoma | Inaweza kuwa na kelele ya juu kidogo kutokana na mzunguko ulioongezwa |
| Upotoshaji wa Mwendo | Inawezekana (skew, yumba, athari ya jello) | Hakuna - pikseli zote zimefichuliwa kwa wakati mmoja |
| Uwezo wa kasi | Inaweza kupishana mifichuo na kusoma safu mlalo nyingi; mara nyingi kwa kasi katika baadhi ya miundo | Imepunguzwa kwa usomaji wa fremu nzima, ingawa usomaji uliogawanyika unaweza kusaidia |
| Gharama | Gharama ya chini ya utengenezaji | Gharama ya juu ya utengenezaji |
| Kesi za Matumizi Bora | Upigaji picha wa mwanga wa chini, sinema, upigaji picha wa jumla | Kukamata mwendo wa kasi ya juu, ukaguzi wa viwandani, metrolojia ya usahihi |
Tofauti za Msingi za Utendaji
Pikseli za shutter zinazoviringika kwa kawaida hutumia muundo wa 4-transistor (4T) bila nodi ya hifadhi, huku shutter za kimataifa zinahitaji transistors 5 au zaidi kwa pikseli pamoja na sakiti ya ziada ili kuhifadhi elektroni za picha kabla ya kusoma.
●Jaza Factor & Sensitivity- Usanifu rahisi wa 4T huruhusu kipengele cha kujaza pikseli ya juu zaidi, kumaanisha zaidi ya uso wa kila pikseli imetolewa kwa mkusanyiko wa mwanga. Ubunifu huu, pamoja na ukweli kwamba sensorer za shutter zinazozunguka zinaweza kubadilishwa kwa urahisi zaidi kwa umbizo lililoangaziwa nyuma, mara nyingi husababisha ufanisi wa juu wa quantum.
●Utendaji wa Kelele- Transistors chache na mzunguko mdogo wa saketi kwa ujumla humaanisha vifunga vya kukunja vinaonyesha kelele ya chini ya usomaji, na kuzifanya zifaa zaidi kwa programu zenye mwanga mdogo.
●Uwezo wa kasi- Vifunga vinavyozunguka vinaweza kuwa kasi zaidi katika usanifu fulani kwa sababu huruhusu mfiduo unaopishana na usomaji, ingawa hii inategemea sana muundo wa kihisi na kusoma kielektroniki.
Gharama na Utengenezaji - Urahisi wa saizi za shutter kwa kawaida hutafsiri kuwa gharama ya chini ya uzalishaji ikilinganishwa na shutters za kimataifa.
Mazingatio ya Juu na Mbinu
Shutter ya Pseudo-Global
Katika hali ambapo unaweza kudhibiti kwa usahihi wakati mwanga unafika kwenye kihisi—kama vile kutumia LED au chanzo cha mwanga cha leza kinachochochewa na maunzi—unaweza kufikia matokeo ya "kama ya kimataifa" kwa shutter ya kusongesha. Mbinu hii ya shutter bandia ya kimataifa husawazisha mwangaza na dirisha la mwonekano, kupunguza vizalia vya mwendo bila kuhitaji muundo wa kweli wa shutter.
Kuingiliana kwa Picha
Vihisi vinavyozunguka vinaweza kuanza kufichua fremu inayofuata kabla usomaji wa fremu ya sasa haujakamilika. Kukaribiana huku kunaboresha mzunguko wa wajibu na ni manufaa kwa programu za kasi ya juu ambapo kunasa idadi ya juu zaidi ya fremu kwa sekunde ni muhimu, lakini kunaweza kutatiza majaribio yanayozingatia muda.
Usomaji wa Safu Nyingi
Kamera nyingi za kasi ya juu za CMOS zinaweza kusoma zaidi ya safu mlalo moja ya saizi kwa wakati mmoja. Katika baadhi ya njia, safu zinasomwa kwa jozi; katika miundo ya hali ya juu, hadi safu mlalo nne zinaweza kusomwa kwa wakati mmoja, kwa ufanisi kupunguza muda wa usomaji wa fremu.
Usanifu wa Sensor ya Gawanya
Vifunga vya kukunja na vya kimataifa vinaweza kutumia mpangilio wa kihisi cha mgawanyiko, ambapo kihisi cha taswira kimegawanywa kiwima katika nusu mbili, kila moja ikiwa na safu mlalo yake ya ADC.
● Katika vitambuzi vya kugawanyika kwa shutter, usomaji mara nyingi huanza kutoka katikati na kutoka nje kuelekea juu na chini, hivyo basi kupunguza muda wa kusubiri.
● Katika miundo ya shutter ya kimataifa, usomaji wa mgawanyiko unaweza kuboresha viwango vya fremu bila kubadilisha wakati mmoja wa kukaribia aliyeambukizwa.
Jinsi ya kuchagua kwa Maombi yako: Rolling au Global Shutter?
Kifunga cha kimataifa kinaweza kufaidi programu
● Inahitaji muda wa usahihi wa juu wa matukio
● Huhitaji muda mfupi sana wa kukaribia aliyeambukizwa
● Inahitaji ucheleweshaji wa sekunde ndogo kabla ya kuanza kwa usakinishaji ili kusawazisha na tukio.
● Nasa mwendo wa kiwango kikubwa au mienendo kwenye kipimo cha saa sawa au cha kasi zaidi kwenye shutter inayosonga
● Inahitaji upatikanaji wa wakati mmoja kwenye kihisi, lakini haiwezi kudhibiti vyanzo vya mwanga ili kutumia shutter bandia ya kimataifa katika eneo kubwa.
Kifunga cha kusongesha kinaweza kufaidi programu
● Kuchangamoto kwa programu zenye mwanga wa chini: Ufanisi zaidi wa quantum na kelele ya chini ya kamera za shutter mara nyingi husababisha kuboreshwa kwa SNR.
● Programu za kasi ya juu ambapo samtidiga kamili kwenye kitambuzi si muhimu, au ucheleweshaji ni mdogo ikilinganishwa na mizani ya muda ya majaribio.
● Programu zingine za jumla ambapo urahisishaji wa utengenezaji na gharama ya chini ya kamera za shutter ni za manufaa
Dhana Potofu za Kawaida
1. "Rolling shutter daima ni mbaya."
Si kweli—vifunga vya kukunja ni bora kwa visa vingi vya utumiaji na mara nyingi hushinda vifunga vya kimataifa katika mwanga hafifu na masafa yanayobadilika.
2. "Kifunga cha kimataifa ni bora kila wakati."
Ingawa kunasa bila kupotosha ni faida, ubadilishanaji wa gharama, kelele na usikivu unaweza kupita manufaa ya upigaji picha wa polepole.
3. "Huwezi kupiga video kwa shutter inayozunguka."
Kamera nyingi za sinema za hali ya juu hutumia vifunga vya rolling kwa ufanisi; mbinu makini za upigaji risasi zinaweza kupunguza mabaki.
4. "Vifunga vya kimataifa huondoa ukungu wote wa mwendo."
Zinazuia upotoshaji wa kijiometri, lakini ukungu wa mwendo kutoka kwa mfiduo mrefu bado unaweza kutokea.
Hitimisho
Chaguo kati ya teknolojia ya kimataifa na ya kusongesha kwenye kamera ya CMOS inategemea uwiano kati ya ushughulikiaji wa mwendo, unyeti wa mwanga, gharama na mahitaji yako mahususi ya programu.
● Iwapo unahitaji kunasa bila kupotoshwa kwa matukio yanayosonga kwa kasi, shutter ya kimataifa ndiyo chaguo dhahiri.
● Ikiwa unatanguliza utendakazi wa mwanga wa chini, masafa yanayobadilika, na bajeti, shutter ya kusongesha mara nyingi hutoa matokeo bora zaidi.
Kuelewa tofauti hizi huhakikisha kuwa unaweza kuchagua zana inayofaa—iwe ni ya upigaji picha wa kisayansi, ufuatiliaji wa kiviwanda au utayarishaji wa ubunifu.
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara
Ni aina gani ya shutter ni bora kwa upigaji picha wa angani au ramani ya drone?
Kwa uchoraji wa ramani, uchunguzi, na ukaguzi ambapo usahihi wa kijiometri ni muhimu, shutter ya kimataifa inapendekezwa ili kuepuka kuvuruga. Hata hivyo, kwa video ya ubunifu ya angani, shutter ya kusongesha bado inaweza kutoa matokeo bora ikiwa miondoko itadhibitiwa.
Uchaguzi wa shutter huathiri vipi taswira ya mwanga mdogo?
Vifunga vya kuzungusha kwa ujumla vina faida katika utendakazi wa mwanga hafifu kwa sababu miundo yao ya pikseli inaweza kutanguliza ufanisi wa kukusanya mwanga. Vifunga vya kimataifa vinaweza kuhitaji saketi changamano zaidi ambayo inaweza kupunguza usikivu kidogo, ingawa miundo ya kisasa inaziba pengo hili.
Aina ya shutter inaathirije akamera ya kisayansi?
Katika upigaji picha wa kisayansi wa kasi ya juu—kama vile ufuatiliaji wa chembe, mienendo ya seli, au usanifu—kifunga cha kimataifa mara nyingi ni muhimu ili kuepuka upotoshaji wa mwendo. Lakini kwa hadubini ya mwanga wa chini wa fluorescence, anKamera ya sCMOSna shutter inayoviringika inaweza kuchaguliwa ili kuongeza usikivu na masafa inayobadilika.
Ni ipi bora kwa ukaguzi wa viwanda?
Katika kazi nyingi za ukaguzi wa viwandani—hasa zile zinazohusisha mikanda ya kusafirisha mizigo, robotiki, au kuona kwa mashine—kifunga cha kimataifa ndicho chaguo salama zaidi ili kuhakikisha vipimo sahihi bila hitilafu za kijiometri zinazotokana na mwendo.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Haki zote zimehifadhiwa. Unapotaja, tafadhali tambua chanzo:www.tucsen.com
